Futur 2/2013: Effiziente Fabriken

Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin

FUTUR

Vision Innovation Realisierung

Effiziente Fabriken

Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert Alles im Blick – Projekte und Ressourcen nachhaltig managen

Inhalt Impressum Futur 2/2013 15. Jahrgang ISSN 1438-1125 Herausgeber Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Mitherausgeber Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin Chefredaktion Steffen Pospischil Redaktion Claudia Engel Ruth Asan Salome Zimmermann Produktion Mila Albrecht Kontakt Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Pascalstraße 8-9 10587 Berlin Telefon +49 30 39006-140 Fax +49 30 39006-392 info@ipk.fraunhofer.de http://www.ipk.fraunhofer.de Herstellung Heenemann Druck GmbH Fotos Bundesregierung: 31 BMW AG: 1, 4 Fraunhofer IPK/ R. Asan: 27 oben Fraunhofer IPK/ G. Baumhauer: 1 oben, 38 Fraunhofer IPK/ K. Heß: 3 Fraunhofer IPK/ St. Pospischil: 11,13, 27 unten, 34 oben Fraunhofer IPK/ K. Strohmeier: 33 Fotolia: 7 Kai Dräger: 29 Magma5 : 25,26 Museum Waldenburg: 22,23 H. Scherhaufer: 34 unten TU Berlin/ SFB 1026: 21, 28 Alle übrigen Bilder: Fraunhofer IPK

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Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

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Ressourceneffizienz – Herausforderungen und Chancen für Unternehmen

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Alles im Blick – Projekte und Ressourcen nachhaltig managen

10 Hoher Anspruch lohnt sich – Wertschöpfungsorientiertes Qualitätsmanagement 12

Schweißsimulation – Verzugsoptimierung an Praxisbauteilen

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Optimal präpariert – Schneidkanten für Mikrofräswerkzeuge

16

Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert – Informationstechnik für effiziente Fabriken

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Der Informationsalltag von Morgen – Mit Informationstechnik zu neuem Wissen

20

Szenariotechnik – Zukunftsfähige Technologiekonzepte

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Von der Fertigung ins Museum

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Theorie und Praxis miteinander verschmelzen Interview mit Dr. Erwin Flender

26

Partnerunternehmen: Magma5

27

Maschinensteckbrief: Hermle C50 U

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Ereignisse und Termine

© Fraunhofer IPK Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.

Belegexemplare werden erbeten.

FUTUR 2/2013

Editorial

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die produzierende Industrie in Deutschland und Europa steht vor vielen Herausforderungen. Ihre Versorgung mit Energie und Rohstoffen hängt in rohstoffarmen Ländern vom Import fast aller wichtigen Ausgangsstoffe ab. Dabei ergeben sich zunehmend

Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann

Abhängigkeiten von Materialien, die früher weniger kritisch waren – als Beispiel seien

wird – direkt im Anschluss an die 11th Glo-

hier die »Seltenen Erden« genannt. Gleich-

bal Conference on Sustainable Manufac-

zeitig erfordert die wachsende Industriali-

turing GCSM.

sierung der Schwellenländer große Mengen an Rohstoffen, sodass die globalen Märkte

Es werden neue Konzepte für den Umgang

vor einer neuen Situation stehen. Dies führt

mit Wissen, Werkzeuge und Methoden prä-

schon jetzt zu Versorgungsengpässen, Preis-

sentiert, um Lösungsansätze in Wertschöp-

sprüngen und Verteilungskämpfen. Nicht

fung umzuwandeln und Szenarien für die

zuletzt verursacht der Klimawandel mit einer

die effiziente Fabrik der Zukunft diskutiert.

Zunahme an Katastrophen weitere Unsicher-

Neben den Plenarvorträgen wird in den drei

heiten. Und als würde dies noch nicht rei-

Sessions »Informationstechnik«, »Manage-

chen, verlangt auch der demographische

ment und Organisation« sowie »Techno-

Wandel in den »entwickelten« Ländern seine

logie« das Zusammenspiel von Wissen,

Berücksichtigung im Unternehmen sowie in

Werkzeugen und Wertschöpfung aus der

der gesamten Gesellschaft.

Perspektive der jeweiligen Session-Schwerpunkte untersucht.

So rückt zum einen folgerichtig die Verbes-

Das Produktionstechnische Zentrum Berlin

serung der Ressourceneffizienz in der Pro-

mit seinen beiden Instituten, dem Fraunhofer

duktion immer stärker in das Zentrum der

IPK und dem IWF der TU Berlin, bietet den

Betrachtung, zum anderen müssen Betriebe

Rahmen für diese Veranstaltung, zu der wir

zunehmend flexibel auf die Märkte und das

Sie herzlich einladen möchten.

Angebot an Fachkräften reagieren. Wie können wir also auch in Zukunft global und regi-

Die vorliegende Ausgabe der FUTUR behan-

onal Produkte erfolgreich entwickeln und

delt viele der eingangs geschilderten Inhalte

herstellen? Welche Ressourcen benötigen

und möchte Sie auf unsere Veranstaltung

wir dafür? Wie können wir Wertschöpfung

einstimmen. Ich wünsche Ihnen eine interes-

nachhaltig sicherstellen? Die Ansatzpunkte

sante Lektüre und eine schöne Sommerzeit.

sind vielfältig und ergeben sich praktisch in allen Phasen des Produktlebenszyklus.

Antworten auf diese drängenden Fragen geben Expertinnen und Experten aus Industrie und Wissenschaft auf dem XIV. Produktionstechnischen Kolloquium 2013, das am 25. und 26. September in Berlin stattfinden

Ihr

3

4

Forschung und Entwicklung

Produktion

Effiziente Fabriken Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung Ob steigende Energiepreise, verkürzte Produktlebenszyklen, höhere Varianten-

optimierte Umgang mit Ressourcen: Per-

vielfalt, stärkere Kundenausrichtung oder demografischer Wandel – wer in der

sonal und Energie sowie Roh-, Hilfs- und

produzierenden Industrie auch künftig marktfähig bleiben will, steht vor großen

Betriebsstoffe effizient einzusetzen, ist eine

Herausforderungen. Sie zu meistern, bedeutet vor allem Produkte effizient herzu-

grundlegende Bedingung für Marktfähigkeit.

stellen. Voraussetzung für effiziente Fabriken ist die Abstimmung aller materiellen und immateriellen Komponenten: Der optimale Einsatz von Technologien,

Geeignete Technologien und kompeten-

Ressourcen und Wissen ist entscheidend für die Wertschöpfung.

tes Personal allein sind jedoch nicht genug.

Bedingung für den reibungslosen Ablauf

►►Aufgaben effizienter Fabriken

Die Aufgaben heutiger Fabriken sind viel-

Wer im Wettbewerb bestehen will, muss

fältig und komplex. Dreh- und Angelpunkt

Informationen zwischen den einzelnen Pla-

effizient produzieren. Effizienzsteigerung

ist der optimale Einsatz von Technolo-

nungsbereichen. Zentral ist daher auch der

bedeutet dabei einen Parameter zu verbes-

gien, Ressourcen und Wissen: Innovative

Aufbau einer Wissenslogistik, die die Ver-

sern, während andere gleichbleiben: Ziel ist,

Technolo­gien sind sowohl Voraussetzung

teilung relevanter Informationen ermöglicht.

ist ebenso der Transfer kontextspezifischer

das Qualitätsniveau eines Produktes zu hal-

für automatisierte als auch modularisierte

ten oder anzuheben, während der Aufwand,

Vorgänge. Hier kommt insbesondere der

All diese Anforderungen unter einem Dach

der zur Erstellung des Produkts notwendig

Abstimmung aller Fabrikprozesse aufeinan-

zu vereinen, ist eine hochkomplexe Aufgabe.

ist, sinkt. Dieser Aufwand kann materieller,

der eine erhebliche Bedeutung zu. Gleich-

In effizienten Fabriken allerdings wird die-

zeitlicher oder personeller Natur sein. In

zeitig bedarf es einer flexiblen Werksstruk-

ses Szenario Realität. Die Visualisierung und

jedem Fall lassen sich Kosten sparen. Das

tur, um auf unvorhergesehene Änderungen

Simulation von Prozessen innerhalb einer

Resultat ist dann ein Wettbewerbsvorteil.

reagieren zu können. Ebenso relevant ist der

Fabrik sorgt für ein besseres Verständnis der

Effiziente Automobilproduktion: Karosseriebau bei BMW

FUTUR 2/2013

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Qualitätsmanagement Hochleistungsschleifscheiben Maschinenintegriertes Messen

Management-Werkzeuge

Produktdatenmanagement

Prozessmanagement

Automatisierung heitliche Planung, Realisierung, Steuerung

►►Optimierungspotenziale Die Realisierung effizienter Fabriken birgt vielfältige Potenziale: Werden Ressourcen

Energieeffizienzcontrolling

Elektromobilität

der Materialaufwand, da sich Ausschuss und cling oder die Nutzung kaskadischer Prozesse unterstützen diesen Effekt und helfen außerdem Energie zu sparen. Des Weiteren vereinfachen sich durch modularisierte

Produktentwicklung

Schweißsimulation

Ressourceneffizenz Produktplanung Simulationstechnik

Informationstechnik

Produktionsabläufe Montageprozesse und

strukturen zu ändern.

Medizintechnik

Industrie 4.0

Intellektuelles Kapital

Reparaturen, weil fehlerhafte Komponenten ausgetauscht werden können, ohne Grund-

Software-Werkzeuge

MROTechnologie

und Betriebsmittel effizient eingesetzt, sinkt Nacharbeit reduzieren. Konsequentes Recy-

Wissensbilanz

Prozessmanagement 4.0

und laufende Verbesserung aller virtuellen wie realen Fabrikprozesse und -ressourcen.

Kooperative Robotik

Hochleistungskeramik

Abläufe. Das wiederum ermöglicht die ganz-

Digitale Fabrik

Individuelle Serienproduktion Mikrofräsen

Die Kenntnis über den exakten Informationsbedarf ermöglicht, dass Daten nicht länger

Management und Organisation Mikrofräsbearbeitung

redundant gepflegt werden müssen, weshalb sich auch der Messaufwand reduziert. Durch standardisierte Prozesse – nicht zuletzt in Form transparenter Zuständigkeiten – entfällt die

►►Anwendungsfelder

werden kann. Bewertungsmethoden, um

nicht zuletzt in der Informationsüberlastung

Konkrete Handlungsansätze für die Gestal-

Wissen für eine ressourceneffiziente Pro-

des Personals äußert. Dadurch gelingt es, Pro-

tung effizienter Fabriken aufzuzeigen, ist

duktion aufzubauen und kontinuierlich

häufige Mehrfachkommunikation, die sich

gnosen und Entscheidungsgrundlagen zu ver-

Ziel des XIV. Internationalen Produktions-

weiterzuentwickeln, werden ebenso vor-

bessern und rechtzeitig auf Veränderungen

technischen Kolloquiums (PTK) vom 25. bis

gestellt wie Werkzeuge, Maschinen und

zu reagieren, bevor Fehler passieren. Hierin

26. September 2013 in Berlin. ExpertInnen

Fertigungstechnologien, die – ganzheitlich

zeigt sich auch die direkte Verbindung zur

aus Industrie und Wissenschaft stellen

aufeinander abgestimmt – der zunehmenden

Qualitätssicherung. Routinetätigkeiten der

für die Anwendungsfelder »Informations-

Komplexität produktionstechnischer Frage-

Planung hingegen können durch den Einsatz

technik«, »Management und Organisa-

stellungen gerecht werden und damit eine

von Softwareprogrammen automatisiert wer-

tion« sowie »Technologie« neue Konzepte

entscheidende Grundlage für nachhaltige

den. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter können

für den Umgang mit Wissen vor und prä-

Wertschöpfung bilden.

sich somit auf inhaltliche Fragestellungen kon-

sentieren Werkzeuge und Methoden, um

zentrieren. Die Produktion gewinnt insgesamt

Wissen in Wertschöpfung umzuwandeln.

an Flexibilität und Zuverlässigkeit. Die Vorteile

Praxisbeispiele aus der Produktentstehung,

effizienter Fabriken liegen auf der Hand: Sie

Automatisierung, Medizintechnik und Fer-

Ihr Ansprechpartner

ermöglichen direkte Zeitvorteile und helfen

tigungstechnologie veranschaulichen, wie

Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

den Ressourcenaufwand zu senken. Die Folge:

Wertschöpfung durch den gezielten Einsatz

Telefon: +49 30 39006-184

Niedrigere Kosten bei besserer Qualität.

neuester Informationstechnik gesteigert

E-Mail: joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

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Forschung und Entwicklung Management und Organisation

Ressourceneffizienz Herausforderungen und Chancen für Unternehmen Die Bedeutung natürlicher Ressourcen ist erheblich: Sie sind der entscheidende Beitrag in Wirtschaftskreisläufen. Ob Metalle, Mineralien, Kraftstoff, Land oder Wasser – ihre effiziente Handhabung ist der Schlüssel zu wirtschaftlichem Wachstum.

Denn durch die nachhaltige Nutzung von Material und Energie steigt die Produktivität, während Kosten sinken. Unternehmen sichern so ihre Wettbewerbsfähigkeit.

weiterhin steigen: 85 Prozent der deutschen Unternehmen verzeichnen in den letzten fünf Jahren einen moderaten oder dramatischen Anstieg der Materialkosten, 97 Prozent erwarten eine weitere Steigerung. Geringerer Materialverbrauch durch eine effiziente Wirtschafts- und Produktionsweise ist notwendig, um auf die aktuellen Entwicklungen zu reagieren und wettbewerbsfähig zu bleiben.

Die Auseinandersetzung mit dem Thema Ressourceneffizienz ist für Unternehmen immanent wichtig, da es mit Kosteneinsparungen und größerer Planungssicherheit verbunden ist. Eine Studie des Beratungsunternehmens Arthur D. Little und der Universität Osnabrück zum Thema Materialeinsparung

►► Der Begriff Ressource

dringend erforderlich. Für Deutschland, als

kommt zu dem Ergebnis, dass in Deutschland

Bezogen auf seine Wortherkunft ist eine

rohstoffarmes Industrieland, ist eine sichere

etwa 20 Prozent der verbrauchten Rohstoffe

Ressource ein Mittel oder eine Quelle, um

Rohstoffversorgung von essenzieller Bedeu-

durch eine effizientere Produktion eingespart

eine bestimmte Handlung zu tätigen oder

tung. Betroffen sind insbesondere Rohstoffe,

werden könnten. Bei einem gesamten Mate-

einen Vorgang zu ermöglichen. Zum einen

bei denen eine hohe Importabhängigkeit

rialeinsatz von rund 500 Milliarden Euro im

beruhen diese Quellen auf den Rohstoffen

besteht. Rohstoffbestände sind nicht nur

Jahr ergibt das ein Einsparpotenzial von bis zu 100 Milliarden Euro.

der natürlichen Umwelt. Zum anderen lassen

weltweit ungleich verteilt, sie befinden sich

sie sich hinsichtlich ihrer physischen und bio-

außerdem in den Händen einiger weniger

logischen Beschaffenheit unterteilen. Eine

Anbieter. Der Wettlauf um knappe Ressour-

weitere Unterscheidung ist, ob es sich um

cen wird damit zu einem zentralen Faktor

►►Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess)

regenerative oder endliche Ressourcen han-

nationaler Entwicklungen sowie der eigenen

Im Februar 2012 hat das Bundeskabinett der

delt. Der Begriff kann außerdem um imma-

Wettbewerbsfähigkeit.

Bundesrepublik Deutschland das Ressour-

2010 veröffentlichte die Bundesrepublik

sendes strategisches Konzept zur Steigerung

ceneffizienzprogramm ProgRess, ein umfas-

terielle Ressourcen erweitert werden. Dazu gehören unter anderem Wissen, menschliche Kompetenzen und soziale Beziehungen

Deutschland im Statistischen Jahrbuch die

der Ressourceneffizienz, beschlossen. Der

sowie das Intellektuelle Kapital.

Kostenstruktur für das verarbeitende

Fokus des Programms liegt auf abiotischen,

Gewerbe. Daraus geht hervor, dass die Roh-

nichtenergetischen Rohstoffen, zu denen

stoffkosten bereits im Jahr 2008 mit durch-

Erze, Industriemineralien und Baumaterialien

stand steigt weltweit auch die Nachfrage

schnittlich 45 Prozent den mit Abstand größ-

gehören. Schwerpunkt ist daneben die stoff-

nach Rohstoffen. Deren effizientere Ver-

ten Kostenblock darstellen. Sie werden laut

liche Nutzung biotischer Rohstoffe. Als über-

wendung im Produktionsprozess ist daher

Eurobarometer der Europäischen Union auch

geordnetes Ziel gilt es, die Inanspruchnahme

Mit der Weltbevölkerung und dem Wohl-

FUTUR 2/2013

Weltweiter Ressourcenverbrauch in Mrd. Tonnen

►►Vielfältige Umsetzung

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Konkrete Anwendungsbeispiele gibt es viele. Eines ist die Überholung gebrauchBaustoffe

ter Werkzeugmaschinen im Bereich MRO.

Erze, Mineralien und Abraum

Indem neue Komponenten in veraltete

Fossile Rohstoffe

Maschinen integriert werden, können sie

Biomasse

länger im Einsatz bleiben. Durch innovative

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Verfahren kann die Nutzung chemischer Substanzen noch weiter reduziert werden.

Bei der Optimierung von Fügeprozessen steht die Einsparung von Energie durch eine Kombination aus Simulation und innovativen Prozesstechnologien wie kombinierten

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Schweißverfahren im Vordergrund.

Helfen kann auch die Implementierung von Energiemanagementsystemen, zu deren Beginn Verbrauchsanalysen erfolgen. Auf dieser Basis wird ein energetisches Kennzah-

0 1900

1915

1930

1945

1960

1975

1990

2005

Quelle: Krausmann et al. (2009): Growth in global materials use, GDP and population during the 20th century, Ecological Economics Vol. 68, Nr. 10, 2696-2705. Legende übersetzt.

lensystem entwickelt und Wertströme visualisiert. Mittels Prozessmodellierung können Energieeffizienzpotenziale identifiziert und priorisiert werden. Daraus lassen sich konkrete Maßnahmen ableiten. Energieeffizienz

dieser Rohstoffe weitestgehend zu reduzie-

Gelingt es eigene immaterieller Ressour-

spielt daneben in der industriellen Robotik

ren und damit verbundene Umweltbelastun-

cen zu entwickeln, sind Unternehmen in

eine wesentliche Rolle. Am Fraunhofer IPK

gen zu mindern. Das Programm analysiert

der Lage Wettbewerbsvorteile zu erzielen,

werden dazu zwei Ansätze verfolgt: Zum

unter anderem Chancen und Potenziale der

durch die sie sich von anderen differenzie-

einen die Optimierung einzelner freier Para-

Ressourceneffizienz sowohl in Deutschland

ren. Gerade für kleine und mittelständische

meter eines Prozesses, etwa der Zykluszeit;

als auch global, beschreibt Leitlinien sowie

Unternehmen eröffnen sich durch ressour-

zum anderen die energieoptimale Planung

Ziele und stellt mögliche Indikatoren dar, mit

censchonende Konzepte bedeutende Poten-

und Auslegung des gesamten Prozesses.

denen die Entwicklung der Ressourceneffi-

ziale. Oftmals scheuen sie allerdings Verän-

zienz überprüft werden kann. Eine der Leit-

derungen aufgrund mangelnder Kenntnisse

ideen besteht darin, die Abhängigkeit von

der Chancen und Risiken, die sich für sie

Primärrohstoffen schrittweise zu reduzieren.

ergeben könnten. Das Fraunhofer IPK ist

Dies impliziert, dass sich die Basis der Wert-

auf die Umsetzung innovativer Konzepte zur

schöpfung in Deutschland von materiellen zu

Optimierung von Unternehmensprozessen

immateriellen Ressourcen zusehends weiter

spezialisiert und unterstützt Unternehmen

verschieben wird.

dabei, ihre langfristige Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Experten des IPK analysieren

Um materielle Ressourcen effizient managen

und optimieren den Einsatz sowohl materi-

zu können, ist es notwendig, auch imma-

eller als auch immaterieller Ressourcen und

Ihr Ansprechpartner

terielle Ressourcen zu berücksichtigen. Ihre

ermöglichen eine gezielte Bewertung der

Dr.-Ing. Holger Kohl

Bedeutung für den Unternehmenserfolg ist

ökonomischen Leistungen.

Telefon: +49 30 39006-168

in den letzten Jahren erheblich gewachsen.

E-Mail: holger.kohl@ipk.fraunhofer.de

7

8

Forschung und Entwicklung Projekt-Controlling

Alles im Blick Projekte und Ressourcen nachhaltig managen Kosten, Termine und Leistungen von Investitionsprojekten müssen genauestens

Koste und Arbeitsergebnis, der Komplexität

überwacht werden. Mit herkömmlichen Projektcontrolling-Methoden gelingt das

des Vorgehens in der Fabrikplanung und der

nur ungenügend: Sie zeigen oft eine mangelnde Objektivität bei der Beurteilung

durch hohe Investitionssummen induzierten

des Ergebnisfortschritts, sind unzureichend im Hinblick auf Prognosefähigkeit und

Risiken ist für Fabrikplanungsprojekte ein

-qualität und unterstützen nicht ausreichend bei der Bewertung von Steuerungs-

integriertes Projektcontrolling erforderlich.

maßnahmen. Das Fraunhofer IPK hat jetzt gemeinsam mit PSIPENTA Software

Dieses sollte nicht nur Zielabweichungen

Systems eine Controlling-Methode entwickelt, die diese Defizite weitestgehend

feststellen, sondern muss auch Hilfestellung

beseitigt. Die »Projektleitwarte« ermöglicht die integrierte Bewertung von

bei der Ursache-Wirkungs-Analyse und der

Kosten-, Termin- und Ergebnisfortschritt und rückt damit die Überwachung von

Auswahl korrigierender Maßnahmen geben.

Projektzielen und -ergebnissen in den Mittelpunkt.

►► Projekte strategisch und operativ ►►Projektleitwarte

und Ressourcensteuerung sowie eine per-

Nachhaltiges Projekt- und Ressourcenma-

manente Projektbewertung. Dabei müssen

In der betrieblichen Praxis werden für die

nagement – das ist das Ziel des von der

die Projekte mit ihren Abhängigkeiten zu

Projektsteuerung, aber auch im Rahmen

steuern

Europäischen Union und dem Land Ber-

relevanten Unternehmensprozessen und

des strategischen Multiprojektmanagements

lin geförderten Verbundprojekts »PRO-

verschiedenen alternativen Projektprogno-

zahlreiche heterogene Produkte eingesetzt,

LEIT«, das im September 2010 startete

sen betrachtet werden können. Für diesen

und zwar überwiegend MS-Office Anwen-

und im August 2013 abgeschlossen wer-

komplexen Bewertungsprozess muss eine

dungen. Die skalierbare Projektleitwarte von

den soll. Darin entwickelten Fraunhofer-

Vielzahl von Daten elektronisch zur Verfü-

Fraunhofer IPK und PSIPENTA schließt als

Forscher und Experten von PSIPENTA

gung stehen. Erst dadurch wird ein nachhal-

ganzheitliches und integriertes Projektma-

Methoden, Algorithmen und Geschäfts-

tiges Projektmanagement möglich.

prozesse für eine skalierbare Projekt-

nagementsystem diese Lücke. Sie stellt u. a.

Funktionalitäten zur operativen und strategi-

leitwarte. Die Projektleitwarte setzt auf

►►Fabrikplanung

schen Projektsteuerung in einer Systemum-

der Projektmanagementsoftware »PSIpro-

Um den Fortschritt von Fabrikplanungs-

gebung bereit. Die Standardintegrationen

fessional« von PSIPENTA auf und ergänzt

projekten anhand objektiver Kriterien steu-

zum Projektmanagementsystem PSIprofes-

als eigenständiges Produkt deren Angebots-

ern zu können, müssen neben den Termin-

sional und dem ERP System PSIpenta sowie

palette. Damit können Anwender einerseits

und Kostenzielen auch die Ergebnisziele

eine offene Importschnittstelle stellen als

den Status laufender Projekte mit einem

auf Basis der erreichten Planungsergebnisse

Alleinstellungsmerkmal die hohe Komplexität

Blick erfassen, andererseits aber auch Indi-

analysiert werden. Auf Grund der Abhän-

der zur Verfügung gestellten Bewertungs-

katoren für die Bewertung des Projektfort-

gigkeiten der Steuerungsparameter Zeit,

funktionalität sicher.

schritts flexibel auswählen. Der Prototyp der Projektleitwarte wird derzeit für Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Fabrikplanung getestet.

►►Maschinen- und Anlagenbau

Systemarchitektur der neuen Projektleitwarte

Client

Application Server

DB Server

Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus stellen ihre Produkte in Einzel- und Variantenfertigung oder Kleinstserien her. Damit

MS-Project Client

stellt jeder Kundenauftrag ein Projekt dar, das bei falscher Durchführung erhebliche wirtschaftliche Risiken für das Unternehmen birgt. Um diese Risiken zu minimieren, benötigen die Unternehmen Methoden und Werkzeuge für eine leistungsfähige Projekt-

PLS Client

MS-Project (MSP) Server

PP-DB

Java Application Server

FP-DB

Projektleitstand (PLS) Server

JDBC

C-DB

FUTUR 2/2013

Vorgang / Steuerungsstelle

Planungsergebnis / Gewichtung

1:n

Planungsergebnis 1 . . . .

Planungsergebnis n

Vorgang 1 . . . .

Vorgang n

1:n

Berechnungs- und Datenerfassungsvorschriften

Indikatoren / Gewichtung

1:n

ErgebnisIndikatoren

1:n

KostenIndikatoren

1:n

9

Funktionsparameter

f1, soll . . fn, soll Soll- und Ist-Werte

1:n

f1, ist . . fn, ist 1:n

TerminIndikatoren

1:n

Indikator-Matrix der neuen Projektleitwarte

►► Indikator-Matrix

Für jeden Indikator ist eine Vorschrift zur

PSIPENTA Software Systems GmbH:

Der Kern dieser Funktionalitäten wird durch

Berechnung der Soll-Werte definiert. Die in

PSIPENTA bietet fertigenden Unternehmen

die Indikator-Matrix abgebildet. Sie enthält

den Berechnungsvorschriften verwendeten

des Maschinen- und Anlagenbaus, der Fahr-

in den Zeilen die Projektvorgänge, die von

Variablen und Parameter sind in der Indikator-

zeug- und der Luftfahrtindustrie ein kom-

dem Projektplanungssystem übernommen

Matrix hinterlegt. Für die Ermittlung der Ist-

plettes Softwareportfolio für die effiziente

werden. In den Spalten der Indikator-Matrix

Werte der Indikatoren hält die Indikator-Mat-

Abwicklung der Wertschöpfungsprozesse in

sind Soll-Planungsergebnisse sowie Ergeb-

rix Datenerfassungsvorschriften bereit, über

den Bereichen Produktions- (ERP) und Fein-

nis-, Kosten- und Termin-Indikatoren mit

die der Zugriff auf die Planungsergebnisse

planung (MES) sowie Instandhaltung. Mit

ihren Berechnungs- und Datenerfassungs-

erfolgt. Die Ist- und Soll-Werte der Indika-

dem Lösungspaket Planning, Execution and

vorschriften, Funktionsparametern und Para-

toren können jederzeit reproduziert werden

Control (PEC) werden zudem Unternehmen

meterwerten hinterlegt. Die Indikator-Matrix

– eine wichtige Eigenschaft von objektiven

angesprochen, die in eine bereits bestehende

bietet höchste Flexibilität bei der Definition

Bewertungskriterien. Alternativ können die

IT-Landschaft ein System für effizientere Pro-

von unternehmens- oder projektspezifischen

Soll- und Ist-Werte der Bewertungsindikato-

duktions- und/oder Instandhaltungsprozesse

Indikator-Systemen zur Bewertung des Pro-

ren auch intuitiv durch Experten geschätzt

integrieren wollen. PSIPENTA ist eine hun-

jektfortschritts. Herkömmliche Controlling-

werden. Der retro- und prospektive Fort-

dertprozentige Tochter der 1969 gegründe-

Methoden und Werkzeuge setzen die Existenz

schrittsgrad des Projektes ergibt sich dann

ten und seit 1998 börsennotierten PSI AG.

objektiver Kriterien zur Erfassung des Fertig-

aus der Auswertung des Indikator-Systems

Als drittgrößter deutscher Softwareherstel-

stellungsgrades lediglich voraus, geben aber

und der Anwendung hinterlegter Aggrega-

ler gehört PSI in verschiedenen Marktseg-

ansonsten keinerlei Hilfestellung bei der Defi-

tionsregeln für die Einzelindikatorwerte.

menten zu den Branchenführern. So sorgen

nition dieser Kriterien. Die Definition der Soll-

PSI-Lösungen weltweit für optimierte Pro-

Arbeitsergebnisse wird durch diese Systeme

►► Methode und Prototyp im Test

duktions- und Logistikprozesse sowie eine

auch nicht unterstützt. Die Projektleitwarte

Die im Projekt entwickelten Methoden und

sichere und effiziente Energieversorgung.

beseitigt diese Defizite weitestgehend. In ihr

der Prototyp werden zur Zeit von den Projekt-

ist für jeden Projektvorgang mindestens ein

partnern und ausgewählten Kunden evalu-

Ihre Ansprechpartnerin

Planungsergebnis zu definieren. Einem Pla-

iert. Klar ist schon jetzt: Im Gegensatz zu her­-

Dr. Christina Kaltwasser

nungsergebnis muss mindestens ein Ergebnis-

kömmlichen Controlling­methoden kann mit

PSIPENTA Software Systems GmbH

Indikator zugeordnet sein. Werden mehrere

der neuen Methode der Fortschritt von Inves-

Telefon: +49 30 2801- 2415

Ergebnis-Indikatoren zugeordnet, müssen

titions­projek­ten objektiv und automatisiert

ckaltwasser@psi.de

diese untereinander entsprechend ihrer Aus-

ermittelt werden. Darüber hinaus zeichnet

sagekraft für den Ergebnisfortschritt gewich-

sich die Methode durch eine hohe Progno-

tet werden. Kosten- und Termin-Indikatoren

sequalität aus. Sie bietet außerdem die Mög-

sind einem Projektvorgang direkt zugeordnet.

lichkeit, Auswirkungen von Steuerungsmaß-

Soweit die Matrix einem Vorgang mehrere

nahmen auf die Projektziele zu bewerten.

Ihr Ansprechpartner

Kosten- oder Termin-Indikatoren zuordnet,

Planungslücken und -fehler lassen sich früher

Dr.-Ing. Sven Glinitzki

sind diese analog den Ergebnis-Indikatoren

aufdecken und Projektverantwortliche kön-

Tel. +49 30 39006-165

zueinander zu gewichten.

nen frühzeitig Gegenmaßnahmen treffen.

sven.glinitzki@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung Management und Organisation

Hoher Anspruch lohnt sich Wertschöpfungsorientiertes Qualitätsmanagement Wie trägt Qualitätsmanagement zur Wertschöpfung in einem Unternehmen

ein Minimum beschränkt werden müsse.

bei? Auf welchen Erfolgsfaktoren basiert ein wirtschaftliches QM-System? Ohne

Dem gegenüber belegen empirische Erhe-

Beantwortung dieser Fragen fehlt Managern die Entscheidungsbasis, um Ressour-

bungen, dass es durchaus einen positiven

cen für den Qualitätsbereich optimal abzustimmen. Am Fraunhofer IPK und IWF

Zusammenhang zwischen dem Erfolg eines

der TU Berlin entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler innovative

Unternehmens und dem Einsatz eines Qua-

Konzepte, Methoden und Organisationsansätze zur durchgängigen, integrierten

litätsmanagements gibt. Doch wie kann die

Bewertung und Gestaltung von Qualitätsprozessen und Qualitätsmanagement-

Wirtschaftlichkeit qualitätsbezogener Aktivi-

systemen. Ihr Ziel ist es, eine nachhaltige, exzellente Unternehmensqualität

täten von Unternehmen bewertet werden?

sicherzustellen, die für Unternehmen Mehrwert schafft.

Hier lohnt es sich, einen genaueren Blick auf die unternehmensinternen und -externen

Die Kundenanforderungen an Produkte und

Skaleneffekte realisieren, sondern müssen sich

Effekte und kausalen Abhängigkeiten zwi-

Dienstleistungen sowie die Wettbewerbsbe-

zunehmend auf die wesentlichen unternehme-

schen Wertschöpfung und Qualitätsmanagement zu werfen.

dingungen der Unternehmen haben sich im

rischen Erfolgsfaktoren konzentrieren. Dabei

Laufe der Zeit stark gewandelt. Kunden verän-

rücken neben der Qualität der Produkte vor

dern immer schneller ihre Erwartungen an Pro-

allem die Qualität der Unternehmensprozesse

►►Unternehmensexterne Effekte

dukte, Prozesse und Dienstleistungen. Die Fol-

und -strukturen in den Mittelpunkt.

Eine Vielzahl der Aktivitäten und Ansätze des Qualitätsmanagements ist auf eine exzellente

gen wechselnder Marktbedingungen zeigen sich für viele Unternehmen in einem erhöhten

►► Positiver als vermutet

Wettbewerbsdruck, einer gestiegenen Pro-

Kritiker behaupten immer wieder, dass Qua-

wertige Produkte sind die Grundlage für eine

duktkomplexität und einer immer größer wer-

litätsmanagement keinen unmittelbar wert-

hohe Kundenzufriedenheit und Kundenbin-

Produktqualität ausgerichtet. Qualitativ hoch-

denden Produktvielfalt. Industrieunternehmen

schöpfenden Beitrag zum Unternehmenser-

dung und befördern insgesamt das Quali-

können Kostenvorteile nicht mehr nur über

folg leiste und daher der Mitteleinsatz auf

tätsimage und die Marktpositionierung der Hersteller. Zufriedene Kunden sind loyale Kun-

Wertschöpfungsorientiertes Qualitätsmanagement

den und wichtige Multiplikatoren: Sie kaufen wiederholt Produkte der selben Marke und geben ihre positiven Erfahrungen an andere

ökonomische Zielgrößen

potenzielle Käufer weiter. Letzteres geschieht zunehmend über einfache Bewertungsmecha-

ökonomischer Erfolg

nismen im Internet und ist in der Kommunikationswirkung nicht zu unterschätzen. Solche

Sicherung der Unternehmensexistenz

Empfehlungen gelten in der Regel als glaubwürdig und können für die Neukundenakqui-

Marktanteile

sition äußerst wertvoll sein. Darüber hinaus

Erlös- Kostensenkung steigerung

beugt eine hohe Kundenzufriedenheit negativen Trends nach Preisanpassungen vor: Eine

vorökonomische Zielgrößen

10

z.B.: Produktqualität Markenpositionierung Reduzierung der Preiselastizität Überwindung von Marktbarrieren

z.B.: time to market präventive Fehlervermeidung Leistungserstellungseffizienz Reduzierung der Fehlallokationen

sinkende Nachfrage oder Verluste von Marktanteilen sind dann weniger wahrscheinlich.

►►Unternehmensinterne Effekte externe Effekte Aufbau eines Qualitätsimages Mitarbeiterbeteiligung

Dank seiner prozessorientierten und damit

interne Effekte Prozessorienteriung

Kontinuierliche Verbesserung

Kundenorientierung

QUALITÄTSMANAGEMENT

Kommunikation Gesetzes- und Normkonformität

abteilungsübergreifenden Ausrichtung beeinflusst das Qualitätsmanagement die Leistungseffizienz eines Unternehmens.

Besonders die Prozessorientierung und eine effektive, interdisziplinäre Kommunikation

FUTUR 2/2013

Kennzahlen und Kennzahlensysteme dienen als Frühwarnsystem.

helfen, Schnittstellenprobleme zu minimieren.

Produkt- oder Produzentenhaftung. Firmen

definierten Kennzahlen – von der Geschäfts-

Qualitätsprogramme sorgen für eine kontinu-

können dann z. B. nachweisen, dass sie ihre

führung bis in die einzelnen Unternehmens-

ierliche Verbesserung und Implementierung

organisatorischen Pflichten erfüllt haben.

bereiche. Eine Klassifizierung jeder Kennzahl

von Best-Practice-Lösungen in allen Unter-

Im Zuge der Harmonisierung des europä-

in Abhängigkeit des jeweiligen Umsetzungs-

nehmensbereichen. Dadurch beeinflussen sie

ischen Binnenmarktes müssen Unterneh-

aufwandes ermöglicht anschließend eine stu-

unmittelbar die Effizienz der Leistungserstel-

men darüber hinaus oft belegen, dass ihre

fenweise Einführung des Kennzahlensystems

lung. Kostensenkende Effekte ermöglichen

Produkte bestimmten EU-Richtlinien ent-

in ein Unternehmen.

einem Unternehmen notwendige Investitio-

sprechen. Mit normkonformen Qualitäts-

nen zu amortisieren oder, je nach Geschäfts-

managementsystemen können Hersteller

Zukünftig wollen die Wissenschaftler in ihrer

strategie, gezielt verschiedene Preissegmente

solche Konformitätsnachweise erbringen

FuE-Arbeit vor allem die Methodeneffizienz

eines Marktes zu bedienen.

und damit Marktbarrieren überwinden oder

sowie die Durchgängigkeit der eingesetzten

neue Absatzmärkte erschließen.

Qualitätswerkzeuge entlang der Unterneh-

deren konsequente Verbesserung liegt

►►Qualitätscontrolling

stark weiterentwickelnden qualitätsbezo-

gleichzeitig ein wachsendes Potenzial

Zugegeben, ein effektives Qualitätsmanage-

genen Softwarelösungen werden außerdem

für den Plagiatschutz. Je besser Prozesse

ment bedeutet zusätzlichen organisatori-

dazu beitragen, den notwendigen Aufwand

In der Konzentration auf die Prozesse und

mensprozesse verbessern. Die sich aktuell

beherrscht werden, desto schwieriger wird

schen und operativen Aufwand für jedes

bei der operativen Arbeit mit Qualitätswerk-

es für Wettbewerber, sie zu imitieren. Ange-

Unternehmen. Der muss sich rechnen. Ein

zeugen zu minimieren.

sichts exponential steigender Kosten für die

direkter Nachweis der Wirtschaftlichkeit der

Fehlerbeseitigung zahlt sich ein effektives

qualitätsbezogenen Aktivitäten eines Unter-

Fazit für Unternehmen: Gezielte Investitionen

Qualitätsmanagement auch bei der präven-

nehmens ist ohne Unterstützung geeigneter

im Qualitätsbereich bringen eine positive

tiven Fehlervermeidung aus. Es senkt dar-

Kennzahlen und Kennzahlensysteme kaum

und nachhaltige Rendite. Wie intensiv der

über hinaus das Risiko von kostenintensi-

zu bewältigen. Diese können als Frühwarn-

Beitrag zum wirtschaftlichen Erfolg ausfällt,

ven Ressourcenfehlverteilungen sowie das

system gewährleisten, dass die Qualität von

hängt sowohl von den Anforderungen ein-

Risiko von Schadensfällen beim Kunden. Von

Produkten und Prozessen nicht unter das

zelner Marktsegmente als auch von der Art

einer starken Qualitätssicherung und einer

avisierte Maß fällt.

und Weise, wie das Qualitätsmanagement

außerdem die Produktentwicklungsprozesse

Aus diesem Grund gehört für die Qualitätsma-

Beste Voraussetzungen haben diejenigen

gezielten Kundenorientierung profitieren

in ein Unternehmen eingebunden ist, ab.

im Unternehmen. So ergibt sich neben den

nagementexperten von Fraunhofer IPK und

Unternehmen, die Qualitätsmaßnahmen

Kostenminimierungen aus einer optimier-

IWF der TU Berlin das Controlling fest zum

konsequent und ohne Ausnahme in ihrer

ten Ressourcenverteilung auch eine Verbes-

Qualitätsmanagement dazu. Dafür haben sie

gesamten Organisation anwenden.

serung des Time to Market mit dem damit

ein kompaktes, ziel- und qualitätsorientier-

verbundenen Absatznutzen.

tes Kennzahlenkonzept entwickelt, welches auf die kritischen Faktoren und Engpässe im

Ihr Ansprechpartner

Werden Qualitätssicherungsmaßnahmen

Unternehmen entlang der Wertschöpfungs-

Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem

konsequent umgesetzt, entlasten sie zudem

kette ausgerichtet ist. Die so genannte Kenn-

Telefon: +49 30 39006-118

Unternehmen juristisch in Bezug auf die

zahlenpyramide gibt einen Überblick über die

E-Mail: roland.jochem@ipk.fraunhofer.de

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12

Forschung und Entwicklung

Technologie

Schweißsimulation Verzugsoptimierung an Praxisbauteilen Durch Schweißstruktursimulation können Aussagen über schweißbedingte Phänomene wie Verzüge und Eigenspannungen an Bauteilen frühzeitig getroffen werden.

Damit hilft sie, zurzeit notwendige Iterationsschleifen im Entwicklungsprozess zu minimieren. Außerdem liefert sie Informationen, die sich experimentell nur sehr aufwändig oder gar nicht ermitteln lassen. Ursachen für Verzugs- und Eigenspannungszustände können so gezielt identifiziert und Bauteile und Verfahren strukturiert optimiert werden.

►►Schweißstruktursimulation

abzubilden. Hierfür wird in der Regel der

►►Fertigung von Autotüren

Im Automobilbau, wie in auch in weiteren

reale hochkomplexe Prozess der Wärmeein-

Hersteller fertigen Autotüren aus mehreren

Industriezweigen, ist das Schmelzschwei-

bringung zu einem reinen Wärmeleitungs-

tiefgezogenen Einzelbauteilen, die zum Bei-

ßen, wie zum Beispiel Lichtbogen- oder

problem vereinfacht. Dadurch wird eine

spiel mit einem Laserstrahl gefügt werden.

Laserstrahlschweißen, ein unverzichtbares

Kalibrierung der thermischen Simulation mit

Schweißbedingte Verzüge können hier ins-

Fügeverfahren. Neben einer Vielzahl von

experimentell ermittelten Temperaturfeldda-

besondere dann eine Herausforderung dar-

Vorteilen birgt dessen Einsatz jedoch auch

ten bedingt. Aus dem berechneten transi-

stellen, wenn die Türen aus dem Leichtbau-

Qualitätsrisiken bezüglich der geschweißten

enten Temperaturfeld ergeben sich die orts-

werkstoff Aluminium bestehen. Aluminium

Bauteile. Die lokal stark konzentrierte hohe

und zeitdiskreten thermischen Dehnungen,

hat im Vergleich zu Stahl eine doppelt so

Erwärmung führt zu einer bleibenden und

auf deren Grundlage Verzüge und Eigen-

große Wärmeausdehnung und neigt daher

oft nachteiligen Beeinflussung der Bauteil-

spannungen mechanisch berechnet werden.

stärker zum Schweißverzug. Es gibt zwar

eigenschaften: Schweißbedingte Verzüge, Eigenspannungen oder auch Gefügeveränderungen spielen hier eine Rolle. Auch wenn diese Fügeverfahren bereits seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich zum Einsatz kommen, wirken sich ihre negativen Begleiterscheinungen und deren Handhabung auf den Zeit- und Kostenbedarf der Produktenstehung aus. Die Schweißstruktursimulation bietet hier ein großes Potential diesen Aufwand drastisch zu reduzieren.

Schweißstruktursimulation umfasst ist in diesem Fall die numerische Lösung einer transienten, nichtlinearen, thermomechanischen Problemstellung mit Hilfe der Finite-ElementMethode (FEM). Sie untereilt sich in eine thermische und mechanische Berechnung, die in der Regel entkoppelt voneinander durchgeführt werden. Die thermische Berechnung hat das Ziel, das globale Temperaturfeld, das durch den Schweißprozess entsteht,

Abbildung des realen Temperaturfeldes mithilfe der numerischen Simulation

FUTUR 2/2013

Tempe r

atur

Verzug

Eigens

pannu

ngen

Ergebnisse einer Schweißsimulation: Temperatur, Verzug und Eigenspannungen

verschiedene Ansätze mit denen man diesen

Für einzelne Variantenuntersuchungen ist das

Verzug minimiert und gleichmäßig verteilt.

Verzügen entgegenwirken kann. Ansätze,

ein hinnehmbarer Zeitraum. Sie ermöglichen

Liegt das entsprechende FE-Modell der Tür

die Umformwerkzeuge, Spannvorrichtung

jedoch keine Schweißreihenfolgenoptimie-

vor, kann innerhalb von nur wenigen Tagen

oder auch Bauteilgeometrie betreffen, sind

rung mittels eines einfachen »trial and error-

eine optimierte Schweißreihenfolge ermittelt

allerdings meist nur mit einem sehr hohen

Verfahrens«, bei dem man nacheinander

werden – ohne weiteres Zutun des Ingeni-

Aufwand umsetzbar.

verschiedene Varianten ausprobiert, bis die

eurs. Im Vergleich zur rein experimentellen

Ergebnisse in einem angemessenen Rahmen

Vorgehensweise stellt dieses Verfahren eine

liegen. Bei dieser Herangehensweise würde

deutliche Verbesserung dar.

Die Möglichkeit den schweißbedingten Verzug über die Schweißreihenfolge, die zeitli-

auch mit Hilfe der Simulation der Lösungs-

che Abfolge in der die einzelnen Nähte von

zeitraum in Anbetracht der Rechenzeiten

den Schweißrobotern ausgeführt werden,

und Anzahl möglicher Schweißreihenfolgen

zu minimieren, ist mit deutlich geringeren

bei mehreren Wochen bis Monaten liegen.

Material- und Zeitkosten verbunden und wird daher gern bevorzugt. Es stellt sich

Erst mit einer strukturierten Vorgehens-

jedoch die Frage, welche Schweißreihen-

weise allerdings kann der Lösungszeitraum

folge den geringsten Verzug erzielt. Werden

in einem angemessenen Rahmen gehalten

die Schweißnähte einer Tür in gesteppter

werden. Dazu wird zunächst der Zusam-

Form ausgeführt, können schnell 50 Nähte

menhang zwischen Schweißverzug und ver-

und mehr zusammenkommen. Bis man aus

schiedenen Randbedingungen untersucht,

den vielen möglichen Kombinationen dieser

um so die maßgebenden Verzugsursachen

Nähte eine Schweißreihenfolge mit ange-

zu identifizieren und anzugehen. Das kann

messenem Schweißverzug gefunden hat,

bedeuten, dass man den Einfluss der einzel-

können zahlreiche Versuche nötig sein. Hier

nen Schweißnähte auf den globalen Verzug

zeigt sich das Potential der Schweißsimula-

analysiert und bewertet und ihn anschlie-

tion, diesen Aufwand deutlich zu reduzie-

ßend mit Hilfe der Schweißreihenfolge oder

ren: Das reale Verzugsverhalten von Auto-

auch Schweißnahtlänge, Stoßart und Naht-

türen kann durch die Simulation qualitativ

position mindert.

sehr gut nachgebildet werden, was A-BVergleiche verschiedener Varianten ermög-

Für diesen Zweck entwickelt das IPK Metho-

licht. Die Rechenzeiten liegen für diesen

den, die möglichst automatisiert das Verzugs-

Ihr Ansprechpartner

Anwendungsfall in Abhängigkeit von der

verhalten der Autotür analysieren. Anhand

Raphael Thater

Schweißzeit auf einem schnellen PC bei

dieser Ergebnisse wird dann eine optimierte

Telefon: +49 30 39006-375

etwa zwölf bis 24 Stunden.

Schweißreihenfolge vorgeschlagen, die den

E-Mail: raphael.thater@ipk.fraunhofer.de

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14

Forschung und Entwicklung

Technologie

Optimal präpariert Schneidkanten für Mikrofräswerkzeuge Extrem hohe geometrische Flexibilität, eine große Werkstoffbandbreite und

►►Auf die Geometrie kommt es an

vergleichsweise kurze Prozesszeiten bei der hochpräzisen Fertigung kleiner

Um Mikrofräser durch eine applikationsopti-

Strukturen und Bauteile – diese Vorzüge machen das Mikrofräsen im Form- und

mierte Schneidkantengeometrie verbessern

Werkzeugbau sowie in der Dentaltechnik unverzichtbar. Mikrofräswerkzeuge

zu können, mussten die Forscher den Prozess

bestehen typischerweise aus Fein- oder Ultrafeinkornhartmetall mit Durchmes-

der Schneidkantenpräparation sehr genau

sern zwischen 0,1 und 1 mm. Die ultradünnen Schneidkanten bilden allerdings

verstehen und beherrschen. Auf der Basis

eine Schwachstelle für die Prozesssicherheit, denn sie verschleißen schnell. Um

ihrer Grundlagenforschung setzen sie heute

die Werkzeuge stabiler zu machen, arbeiten Wissenschaftler am Fraunhofer IPK

erfolgreich Tauchgleitläppen bei der Schneid-

an der Optimierung der Schneidkantengeometrie von Mikrofräsern.

kantenpräparation ein. Die Untersuchungen ergaben, dass sich über die Wahl der Bearbei-

Um die Prozesssicherheit und die Wirt-

►►Messen mit System

tungszeit die Größe des Schneidkantenradius

schaftlichkeit beim Mikrofräsen zu erhö-

Um eine Messanweisung für Mikrofräser

prozesssicher einstellen lässt. Die Wahl des

hen, verfolgen die Fraunhofer-Forscher den

zu definieren, stellten die Wissenschaft-

Verfahrensmittels bestimmt die Schartigkeit

Ansatz, die Schneidkanten von Mikrofrä-

ler zunächst ein Radiennormal mit vier

der Schneidkanten. Werden verschiedene

sern mit einer gezielten und definierten

unterschiedlichen Kantenradien her. In

Bearbeitungszeiten und Prozessparameter

Verrundung unter 10 µm zu versehen. So

der anschließenden Kalibrierung zertifi-

mit unterschiedlichen Verfahrensmitteln kom-

werden die Schneiden stabilisiert und die

zierte das Metrologie­institut METAS in der

biniert, kann eine Vielzahl unterschiedlicher

Reibung zwischen Werkzeug, Werkstück

Schweiz Kantenradien zwischen 2,8 µm

Schneidkantengeometrien hergestellt werden.

und Span wird verringert. Um das Mik-

und 33,6 µm. Für die Messung wurde

Eine fehlerfreie Schneidkante ohne Ausbrüche

rofräsen als Gesamtprozess zu verbessern,

InfinitFocus von Alicona ausgewählt, da es

ist hierfür allerdings eine wichtige Vorausset-

müssen allerdings zahlreiche Faktoren opti-

im Vergleich mit anderen Messgeräten sehr

zung. Aktuell weisen ca. zehn Prozent aller

mal aufeinander abgestimmt werden: die

geringe systematische Fehler und Mess-

Mikrofräsen bereits im Neuzustand Mikoraus-

Schneidkantengeometrie, der zu bearbei-

unsicherheiten aufweist. Eine umfangrei-

brüche an den Schneidkanten auf.

tende Werkstoff, die Werkzeugbeschich-

che Analyse aller Messgeräteeinstellungen

tung sowie die Schnittparameter. Für eine

zeigte darüber hinaus, dass die gewählte

►►Welche Schneidkante überzeugt?

solche Feinabstimmung muss gewährleistet

Auflösung einen signifikanten Einfluss

Ziel der Forschungsgruppe war es, den Ein-

sein, dass die Schneidkantengeometrie wie-

auf das Messergebnis hat. Anhand dieser

fluss der verschiedenen Schneidkanten-

derholt gemessen und reproduziert werden

Erkenntnisse definierten die Wissenschaft-

geometrien auf den Mikrofräsprozess zu

kann. Außerdem muss bekannt sein, wie

ler eine Messanweisung und übertrugen

untersuchen und anschließend anwendungs-

sich unterschiedliche Schneidkantenradien

sie erfolgreich auf Mikrofräser.

spezifische Empfehlungen geben zu können.

auf den Fertigungsprozess auswirken.

REM-Aufnahmen von unterschiedlichen Schneidkantengeometrien an der Umfangsschneide

Zu diesem Zweck wurde am Fraunhofer IPK

FUTUR 2/2013

5 mm

Mikrofräser zur Bearbeitung von Werkzeug und Formenstahl

ein spezieller Versuchsstand aufgebaut. In

Werkzeugverschleiß im Mittel um 14 Prozent,

Oberflächenqualität signifikant verschlech-

eine Mikrofräsmaschine der Firma Wissner

maximal sogar um bis zu 30,5 Prozent. Mit

terte. Das gilt besonders für Schneidkanten

vom Typ Gamma 303 High Performance

der so behandelten Schneidkante konnten

mit geringer Schartigkeit. Werkzeuge mit

wurden eine Kraftplattform von Kistler

die Wissenschaftler nicht nur die Verschleiß-

einem Kantenradius von 4 µm und einer

vom Typ 9256C2 sowie eine µ-Eye-Kamera

markenbreite, sondern auch die Streuung der

Schartigkeit von 0,3 µm zeigten dabei die

mit Pentax-Objektiv zur Verschleißerfas-

Ergebnisse im Vergleich zu unpräparierten

geringste Oberflächenrauheit. Die Mes-

sung integriert. Im Anschluss an die Bear-

Werkzeugen um bis zu 95 Prozent reduzie-

sungen ergaben auch, dass die Werkzeuge

beitung wurde die Oberflächenrauheit der

ren. Derart zuverlässige Resultate tragen in

durch die Schneidkantenpräparation nicht

gefrästen Bauteile analysiert. Dazu wurden

der Fertigung dazu bei, die Prozesssicherheit

wesentlich mehr belastet wurden als vorher.

Werte an drei Messstellen mit je drei Pro-

und die Prognose von Bearbeitungsergeb-

filschnitten mit einem Hommel Messgerät

nissen signifikant zu verbessern.

vom Typ Nanoscan 855 nach DIN EN ISO

►►Mikrofräsen optimiert Die FuE-Ergebnisse der Fraunhofer-Ingeni-

4287 aufgenommen und ausgewertet. Der

Die präparierten Werkzeuge erzeugten darü-

eure tragen dazu bei, Mikrofräsen als Ferti-

geringste Werkzeugverschleiß ließ sich nach

ber hinaus alle eine deutlich konstantere

gungsverfahren langfristig sicherer und wirt-

einem Fräsweg von 10 m bei einem Kan-

Oberflächenrauheit über den gesamten Fräs-

schaftlicher zu gestalten. Mit Hilfe kalibrierter

tenradius von 8 µm und einer maximalen

weg. In weiteren Versuchen stellten die For-

Radiennormale unter 10 µm wurde eine

Schartigkeit von 0,3 µm feststellen. Mit

scher fest, dass sie den Schneidkantenra-

Messanweisung definiert, die nur geringe

dieser Schneidkantengeometrie sank der

dius erhöhen konnten, ohne dass sich die

systematische Messabweichungen und mini-

Messwerte der Versuche mit Werkzeugen mit unterschiedlichen Schneidkantengeometrien

male Messunsicherheit gewährleistet. Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass mittels Tauchgleitläppen sehr kleine und variable Schneidkantengeometrien prozesssicher hergestellt werden können. Die auf diese Weise behandelten Werkzeuge waren den unpräparierten Mikrofräsern im Test überlegen. Sie konnten durch wesentlich geringere Verschleißschwankungen und gleichmäßigere Oberflächenqualitäten überzeugen.

Ihr Ansprechpartner Dipl.-Ing. Armin Löwenstein Telefon: +49 30 39006-410 E-Mail: loewenstein@iwf.tu-berlin.de

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16

Forschung und Entwicklung

Informationstechnik

Wissen schafft Werkzeuge schafft Wert Informationstechnik für effiziente Fabriken Die Informationstechnik ist heute einer der bestimmenden Faktoren für die Effi-

müssen die systemische Betrachtung von

zienz von Fabriken. Das Fabrikmodell des Produktionstechnischen Zentrums Berlin

Werkzeugen als Bausteine einer Werkzeug-

begrenzt Produktionsstätten nicht mehr nur auf die unmittelbare Fertigung und

kette erlernen. Dabei kommt es insbesondere

Herstellung von Produkten, sondern bezieht explizit alle relevanten Planungs- und

auf die Beherrschung von Schnittstellen zwi-

Engineering-Phasen mit ein. Das hat weitreichende Folgen für die Wertschöpfung.

schen den einzelnen Werkzeugen an. Diese

Effizienzgewinne hängen nicht nur von der Einführung und Integration einzelner

Anforderungen werden bereits heute in der

Software-Werkzeuge ab, sondern vor allem von der richtigen Verkettung der

Lehre des IWF der TU Berlin berücksichtigt.

Werkzeuge auf und zwischen den unterschiedlichen Produktionsebenen. Diese übergreifende Vernetzung ist wesentliche Voraussetzung für den effizienten

Die betriebliche Weiterbildung steht vor der

Aufbau von Prozessketten in einer wandlungsfähigen Produktion und für die

Herausforderung, das Know-how von Mit-

dafür erforderliche, zunehmend systemisch geprägte Produktentstehung.

arbeiterInnen im Hinblick auf die Anwendung unterschiedlichster Werkzeuge zu fördern. Gerade für kleine und mittlere

►► Innovatives Wertemodell

Diese Fragen verändern nicht nur die Anfor-

Unternehmen ist es nicht immer leicht, den

Neue Werkzeuge – sowohl physische als

derungen an die universitäre Ausbildung,

neuesten Entwicklungen am Markt zu fol-

auch informationstechnische – und deren

sondern auch an die berufliche Weiterbil-

gen und komplexe innovative Lösungen,

Verkettung in der Fabrik bedingen ein kla-

dung. Fach- und Hochschulen konzentrieren

die den Einsatz verschiedener Werkzeuge

res Konzept. Um es zu erstellen, muss das

sich derzeit auf die Vermittlung von theore-

erfordern, zu realisieren. Zugleich müssen

Zusammenspiel zwischen Wissen, Werkzeu-

tischem Grundlagenwissen, Methoden und

auch große Konzerne die Chance nutzen,

gen und Wertschöpfung in einem Unter-

Algorithmen gepaart mit konkreten Praxis-

das Erfahrungswissen langjähriger Mitar-

nehmen analysiert werden. Die unterneh-

beispielen. Zukünftig wird die Vermittlung

beiterInnen in den Werkzeugketten abzu-

mensgetriebene Entscheidung für spezifische

von Integrationskompetenz eine immer

bilden, da es sich hier prinzipiell sehr sys-

Softwarewerkzeuge beruht auf Faktoren

größere Rolle spielen. D. h., Studierende

tematisch sichern lässt.

wie einer steigenden Konkurrenzfähigkeit, sinkender Time-to-Market und Effizienzgewinnen. Demgegenüber steht die erkenntnisgetriebene Entwicklung von Werkzeugen,

Innovatives Wertemodell

Strategie (Unternehmensgetrieben)

in denen neues Wissen aus Forschung und Entwicklung integriert wird, beispielsweise

Wertschöpfung

über neue Materialien und deren Eigenschaften, und die dann wiederum zu einer optimierten Produkt­auslegung genutzt werden können. Durch den Einsatz der Werkzeuge

Passgerechte Anwendung von Wissen

Produktiver Einsatz mit Zusatz-Knowhow

wird wiederum Erfahrungswissen generiert.

Konkurrenzfähigkeit steigt, Time-to-market sinkt, führt zu effizienterer und effektiverer Arbeit

Applikatinen für Produktauslegung

So entsteht ein Zyklus, durch den Unternehmen einen nachhaltigen Nutzen gewinnen.

►►Kompetenzen fördern Welche Mitarbeiterkompetenzen sind erforderlich, um solche »Werkzeugketten« ein-

IT-basierte Werkzeuge

Wissen

Heureka!

(Erkenntnisgetrieben)

Wissen über neues Material (Tests, Forschung)

führen und nutzen zu können? Wie können diese »Werkzeugkompetenzen« gezielt im Unternehmen entwickelt werden? Welches »Kernwissen« gilt es im Unternehmen zu halten und bedarfsgerecht zu fördern?

Prozessgerechter Einsatz von Anwendungen

(Modelle, Algorithmen)

FUTUR 2/2013

CAD

►► Next Generation PLM Die virtuelle Produktentstehung der Zukunft

Unternehmensmanagement

Betriebe managen

Virtuelle Produktentstehung

Produkte entwickeln Produkte herstellen...

Produktionssysteme

... mit innovativen Fertigungstechnologien,

Füge- und Beschichtungstechnik

... Maschinen und Werkzeugen

Automatisierungstechnik

... und automatisierten Methoden

Qualitätsmanagement

Qualität garantieren

wird wesentlich stärker und flexibler als bisher Einzelwerkzeuge wie CAD, CAE, CAM/ CAP und DMU mit lebenzyklusorientiertem Informationsmanagement vernetzen und dabei systemische Randbedingungen der Produktnutzung wie Umwelteinflüsse und Infra-

17

CAM/ CAP

CAE

PDM DMU Modelbased

SE

HIL CAM

struktur mit Hilfe von Modellbasiertem Sys-

Echtzeitsim.

MIL SIL

tems Engineering (MBSE) abgleichen. Dafür

RRS

müssen nicht nur neue Informationsmodelle geschaffen, sondern auch neue Ansätze und

Gebündelte Kompetenzen: Softwareportfolio am Fraunhofer IPK

methodische Formen der Produktentwicklung und Produktionsvorbereitung konzi-

Steuerungen noch von spezifischer Hard-

Prozesssicherheit und Genauigkeit gelingt

piert und erprobt werden. Das Fraunhofer

ware abhängen werden. Neben der Frage der

hier nur mit einer geeigneten Verkettung

IPK bietet hier seinen Kunden gezielte Unter-

Plattformunabhängigkeit entstehen durch

unterschiedlicher Softwarewerkzeuge.

stützung bei der Anforderungsanalyse sowie

Software-on-Demand-Konzepte und Open-

Auswahl, Integration und Kombination von

Source-Modelle neue Nutzungskonzepte, die

Im Rahmen des XIV. Internationalen Produk-

Softwarewerkzeugen. Letzteres ist beson-

wesentlichen Einfluss auf die Kosten der Soft-

tionstechnischen Kolloquiums (PTK) vom 25.

ders dann wichtig, wenn mit Hilfe komplexer

warenutzung haben. Auch dazu berät das

bis 26. September 2013 in Berlin erläutern

Simulationen die Robustheit von Fertigungs-

Fraunhofer IPK seine Kunden.

prozessen abgeschätzt oder die Energieeffizienz einer Produktion kontrolliert werden soll.

Referenten aus Industrie und Wissenschaft u. a. neueste IT-Anwendungen und ihre kon-

►► Potenziale ausschöpfen

kreten Wertschöpfungspotenziale für eine

Selbst in modernen Fabriken werden Wert-

effiziente Fabrik. Anhand von Praxisbeispie-

In der Automatisierungstechnik entfalten

schöpfungspotenziale durch eine Verkür-

len aus den Bereichen Produktentstehung,

Softwarewerkzeuge ihr Potenzial hauptsäch-

zung der Time-to-Market, Zeiteinsparungen

Automatisierung, Medizintechnik und Ener-

lich durch die Fähigkeit zur Simulation kom-

in der Produktentwicklung oder Erhöhung

giemanagement wird aufgezeigt, wie Wert-

plexer steuerungs- und regelungstechnischer

des Automatisierungsgrades nur zum Teil

schöpfung und Effizienz durch den geziel-

Abläufe. Die Verbindung realer Steuerungen

ausgeschöpft. Das betrifft beispielsweise

ten Einsatz neuester Informationstechnik

mit virtuellen Produktionsanlagen – sei es in

die digitale Planung von Montageprozessen

gesteigert werden und wie mit Hilfe einer

der Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation,

oder die Optimierung der Energieeffizienz in

geschickten Einführung der nächsten Soft-

der Simulation von virtuellen Steuerungen

der Produktion. Ein erhebliches Wertschöp-

ware-Generation neue Wertschöpfungs-

im Zusammenspiel mit realer Hardware wie

fungspotenzial liegt aber auch im Einsatz

potenziale in der modernen Fabrik ausge-

SIL/Software-in-the-Loop und MIL/Model-

von Softwarewerkzeugen zur Produktab-

schöpft werden können.

in-the-Loop oder der Simulation virtueller

sicherung und aktiven Risikoveringerung.

Steuerungen für virtuelle Hardware wie RRS/

Auch bei der Frage, wie sich ein Produkt am

Realistische Robotersimulation – ermög-

Markt bewähren wird, kann die Simulation

licht eine effiziente Optimierung dynami-

von Eigenschaften eines Produkts Klarheit

Ihre Ansprechpartner

scher Systeme und Prozesse mit dem Prin-

über dessen Nutzungsrobustheit bringen.

Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger

zip cyber-physischer Systeme. Dies stellt die

Welche Bearbeitungsprozesse sich zukünf-

Telefon: +49 30 39006-184

Endanwender automatisierungstechnischer

tig kostengünstig auf Basis flexibler Robo-

E-Mail: joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

Systeme vor ganz neue Herausforderungen

tertechnik realisieren lassen, kann ebenfalls

in Bezug auf Investitionen in zukünftige steu-

mit Hilfe von steuerungs- und regelungs-

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

erungstechnische Infrastrukturen. Dabei stellt

technischer Simulationen beantwortet wer-

Tel.: +49 30 39006-243

sich konkret die Frage, wie stark zukünftige

den. Eine kosteneffiziente Abschätzung der

E-Mail: rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

18

Forschung und Entwicklung

Informationstechnik

Der Informationsalltag von Morgen Mit Informationstechnik zu neuem Wissen Mit der Entwicklung Deutschlands vom Wirtschaftsstandort hin zu einem Wissen-

Assistenzsysteme. Die Grundlage dafür bil-

schaftsstandort hat sich die Arbeitswelt grundlegend verändert. Verfügbarkeit,

den Modelle, die über semantische Regeln

Vernetzung und Gebrauch transdisziplinären Wissens innerhalb und außerhalb

miteinander verknüpft sind. So kann sich

eines Unternehmens gelten insbesondere in der Produktentwicklung als zentrale

beispielsweise ein System-Ingenieur mit

Erfolgsfaktoren. Die nachfolgenden Szenarien beschreiben, welche Bedeutung

Hilfe intelligenter Modelle Vorschläge für

Wissen und Werkzeuge künftig erlangen und wie sie Ingenieurinnen und Ingeni-

die Modularisierung einer Systemstruktur

euren erlauben, mit dynamischen und komplexen Informationsbeständen intuitiv

generieren – und bei Änderungen der Pro-

zu interagieren und sie so gezielt im Entwicklungsprozess einzusetzen.

duktanforderungen oder Funktionalitäten die Modulstruktur vom System anpassen lassen. Sie wird außerdem für nachgelagerte Entwicklungsaktivitäten bereitgestellt.

►►Das W³-Modell Ausgehend vom W³-Modell (siehe Seite

►►Szenario 1: Intelligentes Systems Engineering

►►Szenario 2: Heute beeinflussen was morgen wichtig wird

16) können zwei Richtungen unterschie-

Mit zunehmender Funktionalität moderner

Alle Eigenschaften, die ein Produkt über sei-

den werden: Betrachtet man das Modell

Produkte steigen auch Komplexität, Menge

nen gesamten Lebenszyklus aufweist, wer-

im Uhrzeigersinn, kann aus einer neuen

und Abhängigkeiten digitaler Modelle, mit

den weitgehend in den frühen Phasen der

Erkenntnis heraus (»Heureka!«) durch infor-

denen Systeme im Entwicklungsprozess

Produktentstehung festgelegt. Künftig verei-

mationstechnische Werkzeuge die Wert-

beschrieben werden. Dies führt dazu, dass

nen Simulationsmodelle über das Wertschöp-

schöpfung erhöht werden. Neues Wissen

immer mehr modellbasierte Ansätze ihren

fungsnetz des Produktes eine multikriterielle

über Materialen zum Beispiel trägt dazu bei,

Weg in das Systems Engineering finden.

Optimierung über Nachhaltigkeitsdimensio-

dass Modelle in informationstechnischen

Das neue Berufsbild der System-Ingenieure

nen mit einer Systemoptimierung.

Systemen besser simuliert werden können,

arbeitet mit unterschiedlichen Entwicklungs-

was sich wiederum bei der Produktausle-

artefakten, wie z.B. Anforderungen, Sys-

Auf Basis der Simulationsmodelle können Ent-

gung als effizienter erweist und somit in

temelementen und Simulationsmodellen,

wicklungsingenieure ökonomische, ökologi-

einer besseren digitalen Wertschöpfung

die durchgängig und interoperabel mitei-

sche und soziale Auswirkungen ihrer Entschei-

nander verknüpft sind. Unterstützt werden

dungen erkennen und Produktalternativen

sie außerdem durch semi-automatisierte

gegeneinander abwägen – ohne dabei die

niederschlägt.

Gegen den Uhrzeigersinn betrachtet, sollte ein Unternehmen aus strategischer Sicht stets wettbewerbsfähig sein. In der digita-

Das Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung am Beispiel der erlebbaren virtuellen Simulation

len Wertschöpfungskette kann dies durch effektive sowie effiziente informationstechnische Werkzeuge erreicht werden, mittels derer neues Wissen generiert wird. Dieses Wissen trägt wiederum zu einer höheren

Vernetztes Wissen

Wertschöpfung

-intelligenten Modellen -Expertenwissen -Erfahrungswissen

-Risokoabsicherungen -Modularisierung und -Weiternutzung

in Form von

in Form von

Wertschöpfung bei.

Die folgenden Szenarien zeigen das Wechselspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung auf und demonstrieren, wie das

Werkzeug für die erlebbare Produktabsicherung z.B. Viruelles Modell einer Heckklappe mit haptischen Interaktionsgerät zum Erfahren von Öffnen und Schließen einer Heckklappe

W³-Modell im Uhrzeigersinn (Szenario 1 und 2) oder gegen den Uhrzeigersinn (Szenario 3 und 4) verstanden werden kann.

CAE MKS Simulation, 3D-Visualisierung, Interaktionsalgorithmen, Echtzeitkopplung

FUTUR 2/2013

19

Heckklappe geht zu schwer auf, fühlt sich nicht gut an)

Charlotte Laurenceau

Shashank Mehrota

Simulationsexpertin

Projektleiter

Café in Paris

Testcenter in Bangalore

Verbunden über Videokonferenz Ziel: Konzeptentscheidung vom Projektleiter

Durchführung der Simulation, Änderung von Parametern on the fly

Vorbereitung: Aufbau des Simulationsmodells; Starten der Simulation

Verbunden über Videokonferenz Erlebbares Testen verschiedener Konzepte Feedback an Entwicklungsteam

Der zukünftige Einsatz von Wissen und Werkzeugen für eine global vernetzte Wertschöpfung

technische Funktionalität des Produktes

Absicherung kann über Standorte hinweg

Basis für seine Planung verwenden, er kann

zu vernachlässigen. Anschließend wird der

geschehen. Beispielsweise kann ein Simu-

darüber hinaus Prozessoptimierungen aus

Ingenieur in der Konstruktionsphase pro-

lationsexperte in einem Café in Paris eine

dem Betrieb in seiner Planung berücksichti-

zessbasiert unterstützt, um eine hohe Pro-

Heckklappen-Simulation starten und steu-

gen. Er kann außerdem domänenübergrei-

duktqualität zu gewährleisten. Dazu werden

ern. Auf der anderen Seite evaluiert der Pro-

fend mit Kollegen der MES-Technik, Anla-

die bislang verwendeten Absicherungsme-

jektleiter in Bangalore das System an einem

genautomatisierung oder Logistikplanung

thoden schon im virtuellen Entwicklungspro-

Interaktionsgerät, das aus einer virtuellen

am digitalen Modell verschiedene Alterna-

zess berücksichtigt. Durch das idealerweise

Simulation sowie Laborhardware besteht.

tiven diskutieren und erarbeiten. Durch eine

vollständige digitale Abbild des Produk-

Per Videokonferenz gibt er anschließend

kontinuierliche Rückführung der Geometrie,

tes entstehen neue Vorteile im Hinblick

Feedback an den Entwickler. Dieser wiede-

des funktionalen Verhaltens der Steuerungs-

auf Kennzahlensysteme sowie den früh-

rum passt Parameter unterwegs an, damit

programme und der Elektrik der Fabrik in

zeitigen Abgleich von Schnittstellen und

der Projektleiter das veränderte System

eine Datenbasis, gelingt es ihm, seine Zeit

Entwicklungslösungen.

erneut erleben und bewerten kann.

für Informationsbeschaffung und Bespre-

►►Szenario 3: Erlebbare Absicherung

►►Szenario 4: Die reale Fabrik in der

chungen auf ein Minimum zu reduzieren.

ohne Grenzen

digitalen Planung

Die Absicherung technischer Systeme spielt

Die Arbeit von Fabrikplanern ist heutzutage

eine zentrale Rolle im Produktentstehungs-

sehr mühselig. Der Aufwand für Informati-

prozess. Nutzerstudien in den frühen Pha-

onsbeschaffung und Abstimmung mit ande-

sen der Produktentwicklung können späte

ren Bereichen führt dazu, dass er nur die

teure Änderungen reduzieren. Um jedoch

Hälfte seiner Arbeitszeit mit seinen eigentli-

Ihr Ansprechpartner

repräsentative Ergebnisse aus den Nutzerstu-

chen Aufgaben – Prozess-, Layout- und Logis-

Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark

dien zu erhalten, müssen die Absicherungen

tikplanung – verbringen kann. Mittels eines

Tel.: +49 30 39006-243

erlebbar gestaltet werden. Beim Nutzererle-

durchgängigen Fabrikdatenmanagements

E-Mail: rainer.stark@ipk.fraunhofer.de

ben sind dabei verschiedene Dimensionen zu

und der ganzheitlichen Abbildung der realen

berücksichtigen: symbolische Aspekte, Emo-

Fabrik in digitalen Modellen kann der Fabrik-

Dipl.-Ing. Kai Lindow

tionen, Ästhetik, Funktionskorrektheit und

planer der Zukunft nicht nur bestehende Pro-

Telefon: +49 30 39006-214

schließlich die Benutzbarkeit. Die erlebbare

zesse, Betriebsmittel oder ganze Anlagen als

E-Mail: kai.lindow@ipk.fraunhofer.de

Forschung und Entwicklung

20

Szenariotechnik

Szenariotechnik Zukunftsfähige Technologiekonzepte Die Weltbevölkerung umfasst sieben Milliarden Menschen. Weniger als eine Milliarde davon gehört zur sogenannten früh-industrialisierten Welt, deren Wohlstandsniveau nun auch andere Nationen erreichen wollen. Würden allerdings alle Länder die derzeit in Industrieländern üblichen Technologien nutzen, stiege der globale Ressourcenverbrauch über jedes ökologisch, ökonomisch und sozial verantwortbare Maß. Lebensqualität und Ressourcenverbrauch durch nachhaltige Technologien in Einklang zu bringen, ist das Ziel des Sonderforschungsbereichs 1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping Global Value Creation«.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben erstmalig eine szenariobasierte Methode vorgestellt, die die Entwicklung nachhaltiger Technologiesysteme für unterschiedliche Entwicklungsniveaus unterstützt.

►►Eine Technik, zwei Ansätze

berücksichtigt und überwindet. Beim »tech-

die Lebensweltbereiche Mobilität, Energie

Bei der Szenariotechnik werden auf Grund-

nologieinduzierten« Ansatz steht dagegen

und Produktion. Die Methode ermöglicht es,

lage einer bestimmten Ausgangssitua-

zu Beginn eine Technologie, für die sinnvolle

auf der einen Seite nachhaltige technische

tion und beobachtbarer Entwicklungen

Anwendungsbereiche gefunden werden sol-

Potenziale zu identifizieren und in nützliche

Zukunftsprognosen entworfen. Die Tech-

len. Am Ende steht bei beiden Methoden ein

Anwendungen zu überführen. Dieses Verfah-

nik dient dazu, innovative und nachhaltige

zukunftsfähiges Technologiekonzept.

ren entspricht dem technologieinduzierten

Lösungen für gegenwärtige und mögliche

Ansatz der Szenariotechnik.

►►Szenarien für Nachhaltigkeit

künftige Probleme zu entwickeln. Je nach Ausgangslage und Problematik gibt es bei

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs

Auf der anderen Seite berücksichtigt die For-

der Entwicklung eines Szenarios zwei ver-

1026 »Sustainable Manufacturing – Shaping

schungsgruppe bei ihrer Arbeit die Bedürf-

schiedene Herangehensweisen: Beim »pro-

Global Value Creation« wenden Forsche-

nisse der betroffenen Menschen und ver-

bleminduzierten« Ansatz ist der Ausgangs-

rinnen und Forscher die Szenariotechnik

sucht Wege zu finden, diese nachhaltig zu

punkt – wie der Name schon sagt – ein zu

an, um Technologien zur Bewältigung des

befriedigen. Darin spiegelt sich der problem-

lösendes Problem. Es gilt, einen Weg zum

Wachstums aufstrebender Weltregionen zu

induzierte Ansatz wider.

Ziel zu entwickeln, der mögliche Hindernisse

entwickeln. Miteinbezogen werden dabei

Kakaofabrik

1

Walzenbrecher (Brechen der Kakaobohnen)

2

Steigsichter (Aussortieren der Schalen)

3

Röster

7

6 2 1

3

4

5 4

Steinmühle (Vorvermahlen der Nibs)

5

Kugelmühle (Feinvermahlung)

6

Rührwerktank

7

Dieseltank und -Aggregat

FUTUR 2/2013

Erste Ergebnisse lassen sich anhand der Beispiele »Fahrradmobilität in Berlin« und

►► Produktionsszenarien für Sierra Leone

»Produktionsszenarien für Sierra Leone«

Am Beispiel von Sierra Leone wurde ein Pro-

verdeutlichen. Sie zeigen zwei unter-

duktionsszenario entwickelt, das für eine

schiedliche Phasen des probleminduzier-

Region mit niedrigem Entwicklungsniveau

ten Pfades. Ausgangspunkt sind jeweils

gelten kann. Kakao ist eines der Hauptex-

Szenarien, die verschiedene denkbare

portgüter des westafrikanischen Staates. Die

Zukünfte abbilden und auf deren Basis

antizipierten Rahmenbedingungen für die

technische Lösungsansätze entwickelt wer-

Weiterverarbeitung von Kakao zu Kakao-

den. Daraus lassen sich zukunftsrobuste

masse sind prekär. Fehlende Stromversor-

Technologiesysteme ableiten.

gung, marode Straßen und eine unsichere

Szenario 1 — Berliner Wirtschaft radelt davon.

innenpolitische Lage machen Sierra Leone

►►Fahrradmobilität in Berlin

zu einem schwierigen Produktionsstandort.

Forscherinnen und Forscher des Sonderforschungsbereichs 1026 untersuchen das Fahr-

Deshalb wurde eine einfach umsetzbare

rad als eine Lösungshypothese nachhaltiger

Kleinfabrik für die Kakaomassenherstellung

Mobilität. Gründe, mit dem Fahrrad zu fah-

konzipiert, die den Menschen vor Ort eine

ren, reichen von sehr pragmatischen Motiven

Perspektive bietet, ihre Lebensqualität zu ver-

bis hin zu Lifestyle-Aspekten. Das Fahrrad

bessern. Alle dafür erforderlichen Anlagen

stellt jedoch über alle Entwicklungsniveaus

finden in einem 40 Zoll Schiffscontainer Platz.

hinweg ein viel genutztes Mobilitätsmittel

Durch leichte Modifikationen des Containers

und somit einen attraktiven Untersuchungs-

vor Ort wie das Installieren von Fenstern und

gegenstand dar. Seine Entwicklung muss sich

Dach entsteht das Fabrikgebäude.

Szenario 2 — Der wilde Osten.

an den Bedürfnissen der Menschen, die je nach Entwicklungsniveau sehr stark variie-

Die Kleinfabriken sollen verhältnismäßig

ren, orientieren. Um nachhaltige Technolo-

kleine Mengen Kakao verarbeiten und von

gien zu identifizieren oder entwickeln, sind

einzelnen Kommunen betrieben werden.

daher neben den vorherrschenden ebenso

Dieses Konzept berücksichtigt die dörflichen

antizipierte Gegebenheiten miteinzubezie-

Strukturen und ermöglicht den Kleinbauern,

hen – denn Zukunftsfähigkeit ist elementarer

an der erzielten Wertschöpfung teilzuhaben.

Bestandteil der Nachhaltigkeit.

Da die Bauern in Mischkulturen anbauen, leistet es außerdem einen Beitrag zum Erhalt

Für die Fahrradmobilität in Berlin im Jahr

Szenario 3 — Alles wie gehabt.

der Biodiversität.

2025 wurden drei Szenarien entworfen. Sie unterscheiden sich hinsichtlich diverser Parameter wie beispielsweise der Entwicklung der Berliner Infrastruktur, Servicemodellen, Fahrradfahrmotiven, Vernetzung mit anderen Verkehrsmitteln, aber auch allgemeinen Faktoren wie Wirtschaftswachstum und Umweltbewusstsein. Diese drei Szenarien bilden die Rahmenbedingungen ab, sodass

Ihre Ansprechpartnerin

auf ihrer Basis entsprechende Fahrradkon-

Dipl.-Wirt.-Ing. Pia Gausemeier

zepte entwickelt werden können.

Tel.: +49 30 314-27094 E-Mail: gausemeier@mf.tu-berlin.de

21

22

Forschung und Entwicklung

Technologie

Von der Fertigung ins Museum Innovative Verfahrenskonzepte nehmen manchmal ungewöhnliche Wege in die wirtschaftliche Praxis. So ist es wohl auch zu erklären, dass ein produktionstechnisches Institut Entwicklungsprojekte mit Museen durchführt. Letztere interessieren sich aktuell für ein Reinigungsverfahren auf Basis von flüssigem Kohlendioxid, das Experten des Fraunhofer IPK und der Amsonic AG ursprünglich für die industrielle Teilereinigung entwickelten. Gemeinsam untersuchen Wissenschaftler und Restauratoren jetzt die Potenziale dieser Technologie für die Denkmalpflege.

Historische Textilien sollen so restauriert werden, dass Fasern und Farben im Original erhalten bleiben.

Die Aufgaben selbständiger und in Maga-

nahezu temperaturneutral und damit sehr

►►Behandlung historischer Textilen

zinen und Museen beschäftigter Restaura-

materialschonend. Zusammen mit der Firma

Unter der restauratorischen Leitung der ART

toren sind so umfangreich wie die dabei

AMSONIC-HAMO betreibt das Fraunhofer

DETOX GmbH Berlin wurden Untersuchungen

alltäglich vorliegenden Problemstellungen

IPK im Versuchsfeld des Produktionstech-

zur Feststellung der Einsatzfähigkeit von flüs-

der Kunst- und Kulturgüterpflege. Sie rei-

nischen Zentrums Berlin einen Prototypen,

sigem Kohlendioxid zur Reinigung und Auf-

chen von dem Erhalt und der Reinigung von

die Amsonic-ELCO2-Reinigungsanlage.

bereitung historischer Textilien durchgeführt.

Artefakten über die Beseitigung von Schim-

Hier wird das CO2 bei Drücken von etwa 56

Die Qualität des Reinigungsergebnisses und

melbefall und dessen Schäden bis hin zur

bar verflüssigt. Das verflüssigte CO2 verfügt

die Bewahrung der Originalität der Fasern und

Dekontamination von Objekten von diversen

über einen unpolaren Lösemittelcharakter,

Farben standen dabei prinzipiell im Vorder-

Pestiziden. Die Originalität der Kulturgüter

wobei die Reinigung im Rahmen der Pro-

grund. Hier hat sich die Reinigung von textilen

zu bewahren und die zum Teil hoch emp-

zessführung wahlweise auch unter einem

Probekörpern und historischen Originalen mit

findlichen Materialien zu schützen, ist dabei

hohen Maß an Fluidmechanik zur Unter-

flüssigem CO2 bewährt: Leichte Verunreini-

oberste Prämisse der Restauratoren. Sie ste-

stützung der Reinigungsleistung erfolgen

gungen wurden erfolgreich entfernt, wobei

hen allerdings oft vor dem Problem, dass

kann.

die Farb- und Materialeigenschaften erhal-

sie viele mechanische und nass­chemische

ten werden konnten. Für das Probenmaterial

Reinigungsverfahren nur begrenzt einsetzen

Das Ziel der Wissenschaftler ist es, die

konnte außerdem eine deutliche Aufhellung

können, da diese die Materialien aufgrund

Technologie für den Kunst- und Kulturgü-

des Fasermaterials erzielt werden.

ihres Wirkprinzips negativ beeinträchtigen

tererhalt zu qualifizieren und zur Praxisreife

oder sogar beschädigen.

zu führen. Um zu testen, inwieweit das Ver-

Das Fazit der Untersuchungen klingt vielver-

fahren den Anforderungen der adressierten

sprechend: Mit Hilfe der CO2-Reinigungsan-

Eine Alternative hierzu bietet der Einsatz

Branche genügt, wurde die Einsatzfähigkeit

lage können selbst einzelne Fasern schonend

von flüssigem Kohlendioxid. Die Vorteile

der ELCO2-Anlage unter anderem bei der

gereinigt werden, ohne die Originalfarben zu

des Reinigungsverfahrens liegen auf der

Beseitigung von Bioziden aus Holz und der

beeinträchtigen. Auch der natürliche Woll-

Hand: Die Materialbehandlung mit CO2 ist

Reinigung historischer Textilien aus Wolle

fettgehalt wird durch die CO2-Behandlung

rückstandsfrei, trocken und bei 15 bis 20 °C

untersucht.

nur geringfügig reduziert.

FUTUR 2/2013

Blick in die Reinigungskammer der AmsonicELCO2-Anlage

Holzsammlung des Museum Waldenburg

Das ist insbesondere unter restauratorischen

dem 18. Jahrhundert gereinigt. Diese

Die Reinigung mit flüssigem Kohlendioxid

Gesichtspunkten von großer Bedeutung. In

Sammlung gehört zu den ältesten noch

erwies sich dabei für die Materialkombi-

einem Folgeprojekt wird aktuell das Poten-

erhaltenen Xylotheken in Deutschland und

nationen der Täfelchen aus verschiedenen

zial der Technologie zur Inaktivierung und

umfasst 810 verschiedene Holzartentäfel-

Holzarten und Papieretiketten als äußerst

Eindämmung von Schimmelbefall auf texti-

chen. Die Objekte wurden zum Schutz vor

schonend und effektiv. Die fest veranker-

len Objekten untersucht. In Kooperation mit

Schadinsekten in den 1960/70er Jahren

ten DDT-Kristalle konnten komplett von der

der Bundesanstalt für Materialforschung und

mit organischen Bioziden behandelt. Mit

Holz- und Papieroberfläche entfernt werden.

-prüfung (BAM) und Art Detox werden dafür

den Objekten, die kristalline Biozid-Aus-

Selbst schwer zugängliche Bereiche wie Fraß-

Probematerialien und Originale vor und nach

blühungen auf den Oberflächen aufweisen,

gänge, Risse und Spalten wurden mit der

der Reinigung mikrobiologisch bewertet.

wurde nun erstmals eine komplette museale

CO2-Reinigung erfasst. In tiefer liegenden

Sammlung auf Grundlage der ELCO2-Pro-

Holzschichten konnte sogar eine Teilabrei-

►►Dekontamination von Holzobjekten

zessführung am Fraunhofer IPK behandelt.

cherung der Biozide DDT und Lindan erzielt

In Dekontaminationsreihen im Auftrag sowie

Die Wirksamkeit und Einsatzfähigkeit des

werden. Die erfolgreiche Dekontamination

unter der restauratorischen Betreuung des

Verfahrens für diesen Zweck war bereits

mit flüssigem Kohlendioxid soll nun auch

Museum Waldenburg wurden u. a. Objekte

in umfangreichen Vorversuchen nachge-

für die Behandlung von Holzobjekten mit

aus einer historischen Holzsammlung aus

wiesen worden.

größeren Querschnitten erprobt werden.

Amsonic-Hamo: Das Unternehmen ent-

Art Detox: Das junge Unternehmen bietet

Ihre Ansprechpartnerin:

wickelt und produziert industrielle, medi-

Serviceleistungen rund um kontaminiertes

Anke G. Weidner

zinal-technische sowie pharmazeutische

Kulturgut an – von der Gefahrstoffanalyse

E-Mail: agw@art-detox.de

Reinigungsanlagen. Neben verschiedenen

über den Arbeitsschutz bis hin zur Dekon-

wasser- und lösemittelbasierten Systemen

tamination. Im Mittelpunkt steht die scho-

zur Ultraschall-, Tauch- und Spritzreinigung

nende und umweltfreundliche Reinigung

betreibt Amsonic-Hamo auch Sonderanla-

organischer Kulturgüter, die meist mit Biozi-

genbau im Bereich der CO2-basierten Löse-

den und Pestiziden belastet sind. Art Detox

mittelreinigung und der Oberflächenbe-

berät seine Kunden dabei im Hinblick auf

handlungstechnologien wie der Passivation,

Gesundheitsgefährdung, Arbeitsschutz,

Ihr Ansprechpartner

Anodisation sowie der Plasmareinigung.

Handlungskonzepte, Entgiftung und Depot-

Dipl.-Ing. (FH) Johannes Mankiewicz

konditionen. Staub- und Materialuntersu-

Telefon: +49 30 39006-154

Ihr Ansprechpartner:

chungen, Schadstoffmessungen, Nachweise

E-Mail: johannes.mankiewicz@ipk.fraunhofer.de

Hansruedi Moser

von Abbauprodukten und Quellenstudium

E-Mail: hansruedi.moser@amsonic.com

ergänzen das Unternehmensportfolio.

Partner

Ko-Autorinnen: Sabrina Zoppke, Anke G. Weidner

23

24

Interview

Theorie und Praxis miteinander verschmelzen Wie in einem Schmelztiegel fließen in der Gießerei-Industrie Wissenschaft, Technologie und Erfahrung aus unterschiedlichen Bereichen zusammen. Die MAGMA Gießereitechnologie Gesellschaft für Gießerei-, Simulations- und Regeltechnik GmbH in Aachen versteht sich als ein zentrales Verbindungsglied zwischen diesen Welten. Welche Herausforderungen daraus erwachsen, wird Dr. Erwin Flender, Geschäftsführender Gesellschafter von MAGMA, auf dem XIV. Internationalen Produktionstechnischen Kolloquium (PTK) vom 25. bis 26. September 2013 in Berlin erläutern. Wir sprachen mit ihm schon einmal vorab darüber, wie ein effizientes Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung in der Gießereitechnik gelingen kann.

FUTUR: Herr Dr. Flender, nehmen wir an, wir

eine mögliche Wertschöpfung. Werkzeuge

FUTUR: Sie unterhalten neben dem Firmen-

treffen uns in einem Fahrstuhl. Wie würden

kann man ganz allgemein als Ressourcen zur

hauptsitz in Aachen Tochtergesellschaften in

Sie Ihr Unternehmen in drei Sätzen vorstellen?

Umsetzung dieses Know-hows in Erträge

Nord- und Südamerika sowie Asien. Funktio-

ansehen. Ein tiefes und umfassendes Wis-

niert Wertschöpfung heute nur noch global?

Flender: MAGMA entwickelt und vermark-

sen und gute Werkzeuge ermöglichen dabei

tet Prozess-Simulationssoftware für metal-

höhere Wertschöpfungen. Die genannten

Flender: Prozess-Simulationsprogramme

lische Werkstoffe und Kunststoffe, die mit

drei Faktoren hängen natürlich kreislauf-

kann man einfacher exportieren als Hard-

verschiedenen Gießverfahren zu Produkten

artig zusammen; eins nährt das andere.

ware, z. B. Maschinen und Anlagen. Sie

verarbeitet werden. Mit den Programmen

Von zunehmender Bedeutung in der Gie-

erfordern aber in jedem Fall eine lokale

kann man die Konstruktion der Bauteile

ßereitechnik sind zudem eine gut entwi-

Vertriebs-, Support- und Schulungs-Infra-

überprüfen und verbessern, den Herstel-

ckelte Infrastruktur, eine leistungsfähige

struktur – verbunden mit umfassendem,

lungsprozess und das gießtechnische Layout

Zuliefererkette und Logistikleistungen, die

insbesondere technischem Know-how. Für

optimieren sowie eine gezielte Fehlerver-

sich dann auch geschäftlich positiv für die

die Akzeptanz und den Erfolg beim Kun-

meidungsstrategie verfolgen. Das alles kann

Unternehmen auswirken.

den ist zudem der Aufbau von Vertrauen

man virtuell am Computer durchführen und

in diese Technologie und die Verlässlichkeit

muss nicht erst ein Werkzeug für die Proto-

FUTUR: Sie haben 1988 mit der Gründung

in den Partner notwendig – das erfordert

typenherstellung erstellen, um einen realen

von MAGMA erstmals eine Simulationssoft-

auch Zeit. Generell würde ich sagen, dass

Abguss durchzuführen. Diese Optimierung

ware auf den Markt gebracht. Wie wichtig ist

gerade kleine und mittelständische Unter-

am Bildschirm spart Zeit und Kosten ent-

heute Software für eine effiziente Fertigung?

nehmen auch bei der Beschränkung auf

lang der gesamten Prozesskette und unter-

ihren Heimatmarkt erfolgreich sein können.

stützt so die Ausschöpfung der Potenziale

Flender: Eine effiziente Fertigung bedingt

Globale Wertschöpfung ist wesentlich vom

von gegossenen Bauteilen und Prozessen.

immer auch eine wirtschaftliche Fertigung.

Produkt abhängig, das man anbietet. Bei

Beim Gießen wurden Verbesserungen jahr-

einer stark standardisierten Software wird

FUTUR: Als Plenarredner auf dem PTK 2013

hundertelang immer nur durch eine ausge-

ein fertig erstelltes Produkt mit überschau-

haben Sie etwas mehr Zeit als für den »eleva-

prägte Trial-and-Error-Charakteristik und die

baren und planbaren Vertriebskosten ver-

tor pitch«. Welche Rolle spielt die Verbindung

dabei gewonnenen Erfahrungen erreicht. Die

marktet und das ist grundsätzlich einfacher

von Wissen, Werkzeugen und Wertschöp-

Innovation der Gießereiprozess-Simulation

als bei Hardware.

fung in der Gießereitechnik?

hat die methodische Arbeitsweise in der Gießereibranche nachhaltig verändert und

FUTUR: Seit Ende letzten Jahres sind Sie Prä-

Flender: Bei einem mehr als 5000 Jahre

Kosteneinsparungen in signifikanter Höhe

sident des Bundesverbandes der Deutschen

alten Verfahren wie dem Gießen existie-

ermöglicht. Aus diesem Grund bestehen

Gießerei-Industrie (BDG). Warum engagie-

ren ein umfangreiches Wissen und nütz-

Gussabnehmer heute in der Regel darauf,

ren Sie sich ehrenamtlich – auch in vielen

liche Erfahrungen. Sie bilden die Basis für

dass der Gießer simuliert.

anderen Organisationen und Verbänden?

FUTUR 2/2013

25

»Als Unternehmer bin ich davon überzeugt, dass Innovationsfähigkeit der Schlüssel zu Wettbewerbsfähigkeit und Wachstum ist. Für den Mittelstand ist Kooperation dabei ein zentrales Element. Nur im Schulterschluss zwischen Wirtschaft und Wissenschaft, zwischen großen und kleinen Unternehmen sowie gemeinsam mit Politik und Ministerien kann dies gelingen.«

Flender: Zunächst einmal möchte ich sagen, dass ich das ehrenamtliche Engagement

Zur Person

immer freiwillig und gern gemacht habe.

Gelegentlich wird man auch mal gebeten,

Dr. Erwin Flender, Jahrgang 1952, studierte

Gesellschafter und Geschäftsführer zum

eine Aufgabe zu übernehmen. Wenn ich

nach einer Dreherlehre und Qualifikation

weltweiten Marktführer für Gießereipro-

das annehme, engagiere ich mich auch und

über den zweiten Bildungsweg zunächst

zesssimulation entwickelte. Dr. Erwin Flender

mache diese Aufgabe so gut wie möglich

Produktions- und Maschinentechnik an

ist Mitglied im Technischen Vorstand des

und lasse mich auch in die Pflicht neh-

der Fachhochschule Hagen und anschlie-

Bundesverbandes der Deutschen Gießerei-

men. Es hat mir auch immer schon Freude

ßend Gießereikunde an der RWTH Aachen.

Industrie (BDG). Seit Oktober 2012 ist er Prä-

gemacht, in unterschiedlichen Netzwerken

Danach war er als wissenschaftlicher Mit-

sident des BDG und Mitglied des Präsidiums

mit interessanten Menschen zu kommunizie-

arbeiter am Gießerei-Institut der RWTH

des Bundesverbandes der Deutschen Indus-

ren. Dabei habe ich auch Erkenntnisse und

Aachen und später als Projektingenieur bei

trie (BDI). Er ist außerdem Vizepräsident des

Erfahrungen aus anderen Industrien und

der Stahlwerke Bochum AG tätig. Von 1984

Vereins Deutscher Gießereifachleute (VDG),

Organisationen gesammelt, die sehr nützlich

bis 1985 leitete er hier die Fertigung in der

seit 2008 Vorsitzender der Forschungsverei-

für mich waren. Ich habe gerade beruflich

Sparte Stahlformguss. Nach seiner Promo-

nigung Gießereitechnik (FVG) und seit Mai

bisher auch viel Glück gehabt und möchte

tion zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen 1985

2002 Vorsitzender des Forschungsbeirates

nun auch gern meine Hilfe – wo gewünscht

übernahm er von 1985 bis 1987 die Leitung

von VDG und FVG. Seit 2011 ist er Mitglied

und möglich – zur Verfügung stellen. Beson-

des Produktbereiches Filtration und Nicht-

im Präsidium und seit 2012 Vorsitzender des

ders schön sind die Aufgaben, bei denen ich

eisenmetallurgie der Foseco GmbH, Bor-

Aufsichtsrates der AiF.

in der Zusammenarbeit mit jungen Men-

ken. 1988 gründete er die MAGMA Gie-

schen nützlich sein kann.

ßereitechnologie GmbH, Aachen, die er als

Kontakt Dr.-Ing. Erwin Flender Telefon: +49 241 88 901-0 E-Mail: E.Flender@magmasoft.de

26

Partnerunternehmen

MAGMA – Committed to Casting Excellence MAGMA ist ein weltweit führender Entwickler und Anbieter von Software für die Gießprozess-Simulation. Der Name MAGMA steht für robuste, innovative Lösungen in Guss und verlässliche Partnerschaften mit der Gießerei- und gussverbrauchenden Industrie. MAGMA-Produkte verbinden die Komplexität des Verfahrens mit Benutzerfreundlichkeit und schaffen so wirtschaftliche Lösungen für unsere Kunden. Partnerschaftlich unterstützen wir die Integration und effektive Nutzung unserer Software in den Unternehmen und schaffen so klare Kostenvorteile.

Zum Produkt- und Leistungsangebot

Sie wird durch eine ganze Anzahl von

gehören neben der Simulations-Software

verschiedenen Verfahrensschritten bestimmt.

MAGMASOFT® bzw. MAGMA auch Engi-

MAGMA 5 unterstützt den Anwender bei

neering-Dienstleistungen zur Gussteilaus-

der Auslegung des Bauteils, der Gießtech-

legung und -optimierung. MAGMA-Soft-

nik und der Festlegung der Schmelzpraxis,

wareprodukte werden heute weltweit zur

beim Modellbau und der Formherstellung,

5

Optimierung von Gussteilen für alle Anwen-

bis hin zur Wärmebehandlung und Nach-

dungen speziell in der Automobilindustrie

arbeit. Das Werkzeug ist einsetzbar für alle

und dem Maschinenbau eingesetzt. Welt-

Gusswerkstoffe von Grauguss, Sphäroguss

weit sind für MAGMA 180 Mitarbeiter in

und Aluminiumsand- und Druckguss bis hin

Entwicklung, Support, Vertrieb und Mar-

zu Großgussteilen aus Stahl. Darüber hinaus

keting tätig, davon 90 in der Zentrale in

unterstützt MAGMA5 alle Gießverfahren, um

Aachen. 40 Entwickler und zahlreiche Gieße-

z. B. Werkzeuglayout, Zykluszeiten und Guss-

reiingenieure und Metallurgen bilden eines

teilqualität zu sichern, noch bevor die Form

der leistungsfähigsten »Kompetenzzentren

gebaut wird.

Guss« der Branche.

Gegründet 1988 hat die MAGMA GieKernprodukt des Unternehmens ist MAGMA5,

Bildliche Verknüpfung von Simulation und Realität am Beispiel eines Zylinderkopfes

ßereitechnologie GmbH ihren Hauptsitz

ein Simulationswerkzeug für die wirtschaft-

in Aachen. Globale Präsenz und Support

liche und qualitätsgerechte Fertigung von

werden durch Tochtergesellschaften in

Gussteilen für alle Werkstoffe und Gieß-

den USA, Singapur, Brasilien, Korea, Tür-

verfahren. MAGMA5 steht für die Vorher-

kei, China und Betriebsstätten in Indien

sage der gesamten Gussteilqualität durch

und Tschechien sichergestellt. Darüber hin-

eine fundierte Berechnung der Formfüllung,

aus unterstützen 30 qualifizierte Partner

Erstarrung und Abkühlung und optional der

MAGMAs weltweite Präsenz. Unter dem

mechanischen Eigenschaften, sowie von

Motto »Voneinander lernen« bietet das Unter-

thermischen Spannungen und des Verzugs

nehmen seit April 2013 mit der MAGMAaca-

von Gussteilen. MAGMA5 leistet nachweis-

demy ein Weiterbildungsangebot rund um die

bare, substanzielle Beiträge zur Kostensen-

Gießprozess-Simulation an. In neu konzipierten

kung entlang der kompletten Prozesskette

Seminaren lernen Mitarbeiter und Verantwort-

Ihr Ansprechpartner

eines Gussteils. Von der Konzeption über

liche, wie sie mit der Gießprozess-Simulation

MAGMA Gießereitechnologie GmbH

die Bauteilauslegung, Modellauslegung und

in ihren Unternehmen Entwicklungsprozesse

Kackertstraße 11

Prototypen bis hin zur Prozessoptimierung,

optimieren, Fertigungskosten senken und die

52072 Aachen

robuster Fertigung und der Qualitätssiche-

Ressourceneffizienz erhöhen. Die Schulungs-

rung werden Vorteile realisiert. Gussteil-

und Weiterbildungsveranstaltungen finden im

qualität setzt sich aus unterschiedlichsten

neu eröffneten Schulungszentrum der MAG-

Anforderungen an das Bauteil zusammen.

MAacademy in Aachen statt.

www.magmasoft.de

Maschinensteckbrief

FUTUR 2/2013

Hermle C50 U 5-Achs-Fräsmaschine

Ein echtes Schwergewicht und dabei trotzdem blitzschnell: Die Fräsmaschine C50 U der Firma Hermle hat seit Anfang des Jahres ihren festen Platz im Versuchsfeld des Produktionstechnischen Zentrums Berlin.

Arbeitsbereich Verfahrweg Y-Achse

1000

Verfahrweg X-Achse

1100

Verfahrweg Z-Achse

750

Beschleunigung linear X-Y-Z

6m/s²

Hauptspindelantrieb Drehzahl

18.000 U/min

Leistung

39 kW

Drehmoment

240 Nm

Kennzahlen zu Arbeitsbereich und Hauptspindelantrieb der Hermle C50 U (Quelle: www.hermle.de)

Die Hermle C50 U im Versuchsfeld des PTZ

Mit Hilfe der 5-Achsmaschine erforschen

von 2 Tonnen erreichen. Dabei überzeugt

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler

die Maschine nicht nur durch Größe, son-

am Fraunhofer IPK vor allem die Zerspanung

dern auch durch Geschwindigkeit. Mit einer

von Nickelbasiswerkstoffen. Diese schwer

schnellen Spindel mit bis zu 18 000 Umdre-

zerspanbaren Legierungen werden unter

hungen in der Minute sowie kurzen Positi-

anderem für Fertigungsprozesse in der Ener-

onier- und Anfahrtszeiten kann die HSC/

giebranche verwendet.

HPC-Zerspanung, also die Zerspanung mit hoher Geschwindigkeit und Leistung, auch

Da die C50 U mit Industriemaschinen, bei-

bei schwierigen Werkstoffen gewährleistet

spielsweise in der Gasturbinenherstellung,

werden. Die maximale Tischzuladung liegt

vergleichbar ist, können auf Grundlage der

bei 2500 Kilogramm.

High Performance Cutting von Nickelbasiswerkstoffen

mit ihr erzielten Forschungsergebnisse neue Prozesse für die industrielle Fertigung entwickelt werden. Die Fräsmaschine meistert auch große Werkstückdimensionen: Bis zu

Ihr Ansprechpartner

einen Meter im Durchmesser und 81 Zen-

Dr.-Ing. Edgar Fries

timeter in der Höhe können die gefrästen

Telefon: +49 30 39006-296

Teile bei einem maximalen Gesamtgewicht

E-Mail: edgar.fries@ipk.fraunhofer.de

27

28

Ereignisse und Termine

Hands on your bicycle!

Internationaler Workshop »Selbsthilfefahrradwerkstätten« am PTZ Das Fahrrad wird als großstädtisches Fortbewegungsmittel immer

zum Thema »Selbsthilfefahrradwerkstätten«. 16 Teilnehmer fanden

wichtiger. Als kostengünstige, platzsparende, gesunde und auch

sich am 23. Mai im Produktionstechnischen Zentrum Berlin ein, da-

umweltfreundliche Ergänzung und Alternative zum Kraftfahrzeug

runter Fahrraddesigner und -hersteller, Wissenschaftler sowie Reprä-

sollte das Fahrrad eine noch größere Rolle in der nachhaltigen urba-

sentanten von Selbsthilfewerkstätten und Fahrrad-Netzwerken aus

nen Mobilität einnehmen. Dafür muss eine lokale Infrastruktur bereit-

Deutschland, Frankreich und Spanien. Im Rahmen des Workshops

gestellt werden, die eine Vermietung, Wartung und Wiederverwer-

analysierten die Teilnehmer das Geschäftsmodell der Selbsthilfe-

tung der Fahrräder umfasst. Diese ist momentan in diesem Umfang

werkstätten, um herauszufinden, welche Rolle die Werkstätten in

noch nicht vorhanden. Die bestehenden Fahrradwerkstätten sind

der lokalen Wertschöpfung spielen und mit welchen Mitteln sie

häufig überlastet und nicht jeder besitzt die Werkzeuge und Fer-

ihre Arbeit zukünftig noch effizienter gestalten können. Die Teil-

tigkeiten, das eigene Fahrrad zu reparieren. So genannte »Selbsthil-

nehmer einigten sich auf die Entwicklung einer Open-Knowledge-

fewerkstätten« können zur Lösung dieses Problems beitragen. Sie

Plattform, um das gemeinsame Wissen über die Fahrradherstellung

unterstützen technikunerfahrene Menschen bei der Reparatur ihres

und -reparatur der Allgemeinheit zugänglich zu machen. Mithilfe

Fahrrads, indem sie das nötige Fachwissen und die richtigen Werk-

einer solchen Plattform könnte es jedem ermöglicht werden, sein

zeuge bereitstellen und zur Eigeninitiative motivieren. So stellen sie

Fahrrad selbst instand zu setzen oder sogar eigene Fahrräder zusam-

sicher, dass Radfahrer das Fortbewegungsmittel ihrer Wahl schnell

menzubauen. Auch im Bereich der pädagogischen Vermittlung

reparieren und wieder aufsatteln können, anstatt sich ein neues

von Wissen wurde eine weitere Zusammenarbeit vereinbart. Mit-

Fahrrad zu kaufen oder auf umweltschädigende Möglichkeiten wie

hilfe sogenannter »Learnstruments«, selbsterklärender Werkzeuge,

das Auto zurückzugreifen. Damit leisten solche Werkstätten auch

sollen die Arbeiten am Fahrrad für technikunerfahrene Menschen

einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit.

leichter zu erlernen sein. Zu guter Letzt brachte der Workshop eine Gemeinschaft aus Selbsthilfefahrradwerkstätten zusammen, welche

Der Sonderforschungsbereich (SFB) »Sustainable Manufacturing – Sha-

nun gemeinsam helfen wollen, die Zukunft der urbanen Mobilität

ping Global Value Creation« veranstaltete deshalb einen Workshop

nachhaltiger zu gestalten.

Vor allem im großstädtischen Verkehr ist das Fahrrad eine platzsparende und umweltfreundliche Alternative zum KFZ.

Ihr Ansprechpartner Dr. Jérémy Bonvoisin Telefon: +49 314-25549 bonvoisin@mf.tu-berlin.de

FUTUR 2/2013

Robots in the Machining World Flexibel und zuverlässig fertigen Der 5. April 2013 war am Fraunhofer IPK ganz der »flexiblen Fertigung mit Hilfe von Industrierobotern« gewidmet. So lautet der Titel eines Workshops, der im Rahmen des EU-Förderprojekts HEPHESTOS am Institut durchgeführt wurde. Der Workshop brachte Vertreter führender Roboterhersteller, Industrieunternehmen, KMU und Forschungsinitiativen zur robotischen Fertigung zusammen, die hier neuste Entwicklungen auf ihrem Gebiet präsentierten.Eine abschließende Paneldiskussion offenbarte Anregungen und Anforderungen seitens der Industrie an die zukünftige Forschung. Die englischsprachige Veranstaltung förderte die Vernetzung der Beteiligten an HEPHESTOS, das vom Fraunhofer IPK koordiniert wird. Im Anschluss an den Workshop fand im AMP die Vernissage der von Comau, A² und Easy Rob gesponsorten Ausstellung »Science encounters Art« statt (siehe Artikel unten). So konnte das fachkundige Publikum sich erst zu neuen Robotikentwicklungen im wissenschaftlichen und industriellen Bereich informieren und anschließend die kreative Seite der Technik kennenlernen.

Weitere Informationen finden Sie hier:

www.hephestosproject.eu

»Science encounters Art« Ausstellung vereint Kunst und Robotik »Wo hört Kunst auf und wo beginnt Wissenschaft?« Diese Frage gab den Anstoß zu dem Projekt »Science encounters Art«, einer Koproduktion des Künstlers Ajit Kai Dräger mit dem Fraunhofer IPK. Vom 5. April bis zum 8. Mai konnten die Ergebnisse der Zusammenarbeit in Form von Skulpturen im Foyer des AMP besichtigt werden.

Die Kunstwerke verkörpern Drägers Sicht auf die gemeinsame Forschung mit Dr. Dragoljub Surdilovic vom IPK der letzten anderthalb Jahre. Ganz im Sinne des Ausstellungstitels ist das einzigartige Kernstück »Transformation einer Wolke«, rechts oben im Bild, teils mit Hilfe von Robotertechnik, teils von Künstlerhand entstanden. »Die Robotik ist eine faszinierende Welt, die dem Künstler hilft, Formen aus einem Steinblock zu befreien und ihm damit schwere körperliche Arbeit abnimmt. Unser Forschungsziel ist es, der Bildhauerei in Europa die Möglichkeiten der Robotik zu eröffnen und so die Welt steinerner Bildnisse zu bereichern«, so Surdilovic.

Ihr Ansprechpartner Dr. Dragoljub Surdilovic Telefon: +49 30 39006-172 dragoljub.surdilovic@ipk.fraunhofer.de

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Ereignisse und Termine

Brasilien zu Gast in Berlin Fraunhofer IPK unterstützt Ausbau der brasilianischen Forschungslandschaft Das Fraunhofer IPK begrüßte am 25. und 26. April eine Delegation des brasilianischen Nationalen Dienstes für industrielle Ausbildung (SENAI) in Berlin. Bereits seit Juni 2012 arbeitet das Fraunhofer IPK mit SENAI zusammen. Durch diese Kooperation sollen demnächst 23 Forschungseinrichtungen in Brasilien entstehen. Die Experten von Fraunhofer IPK und SENAI haben im letzten Jahr für die erste Projektphase Businesspläne für acht der sogenannten Innovationsinstitute aufgestellt. Dabei orientierten sie sich an globalen Best Practice-Beispielen im Bereich angewandter Forschung. Bei dem Besuch im April konnten sich nun 16 regionale und nationale SENAIVertreter ein genaueres Bild von diesen Plänen machen, sie diskutieren und eigene Vorschläge für die Gestaltung der brasilianischen Forschungslandschaft einbringen. Aktuell entwickeln Fraunhofer IPK und SENAI Businesspläne für elf weitere Innovationsinstitute.

Dr. Kohl begrüßte die SENAI-Delegierten am IPK.

Daneben sollen in dieser zweiten Phase des Projekts ein Konzept für die zentrale Verwaltung der SENAI-Institute auf nationaler Ebene und ein Evaluationssystem geplant werden.

Ihr Ansprechpartner Dr. Holger Kohl Telefon: +49 30 39006-168 holger.kohl@ipk.fraunhofer.de

»Blauer Blitz« für grüne Fertigung IPK-Technologie beim Innovationstag des Wirtschaftsministeriums Beim 20. Innovationstag des Bundeswirtschaftsministeriums am 16. Mai stellten das Fraunhofer IPK und die Firma Gross Wassertechnik ihr Kooperationsprojekt »Entwicklung einer Deionisiereinheit« vor.

In Anwesenheit von Vertretern aus Politik, Wissenschaft und Wirtschaft demonstrierten Tassilo-Maria Schimmelpfennig (IPK), Bernward Groß (Gross Wassertechnik) und der Bundestagsabgeordnete Prof.

Erich Schweickert die Funktionsweise des Gerätes. Die mobile Deionisiereinheit GW-RD5 bringt es zu Hochleistungen bei der Wasserentsalzung. Das aufbereitete Wasser weist mit unter 1 µS/cm eine extrem geringe Leitfähigkeit auf. Es wird unter anderem für das Funkenerodieren verwendet, bei dem zur Wärmeableitung und zum Entfernen von Abtragpartikeln ständig Öl oder deionisiertes Wasser zu- und abgeführt wird. Da die Spülung mit H2O hierbei die ressour-

Groß, Schimmelpfennig, MdB Prof. Schweickert (v.l.n.r.) und der »Blaue Blitz«

censchonendere Variante darstellt, trägt die Erfindung auch zum Umweltschutz bei. »Unser Ziel war es, die Funkenerosion sauberer

Ihr Ansprechpartner

und präziser zu gestalten«, so Schimmelpfennig. In Anlehnung an

Tassilo-Maria Schimmelpfennig

sein Aussehen und seine Leistungsfähigkeit wird GW-RD5 übrigens

Telefon: +49 30 39006-416

von seinen Erfindern liebevoll »Blauer Blitz« genannt.

tassilo-maria.schimmelpfennig@ipk.fraunhofer.de

FUTUR 2/2013

Gruppenbild mit Kanzlerin, 3. von rechts Kamilla König-Urban vom Fraunhofer IPK

Frauen in Führungspositionen Doktorandin von Fraunhofer IPK zu Gast bei Angela Merkel Was muss sich in Gesellschaft, Wirtschaft und Politik ändern, damit

Vater sind Ingenieure. »In Deutschland sind weibliche Ingenieure,

mehr Frauen in Spitzenpositionen gelangen? Um Antworten auf

weibliche Techniker nicht sichtbar im täglichen Leben. Wir brau-

diese Frage zu diskutieren, hatte Bundeskanzlerin Angela Merkel

chen sichtbare Vorbilder.« forderte die Fraunhofer-Mitarbeiterin

am 7. Mai 2013 zur Konferenz »Frauen in Führungspositionen«

deshalb im Kanzleramt.

im Bundeskanzleramt geladen. 75 weibliche Führungskräfte aus Unternehmen, Wissenschaft, Medien, Verwaltung und Kulturbe-

Die Fraunhofer-Gesellschaft fördert seit Jahren besonders auch

trieben sowie 30 Nachwuchswissenschaftlerinnen, überwiegend

den weiblichen Forschernachwuchs, u. a. mit einem Doktorandin-

aus den MINT-Fächern, waren gekommen. Zu den Gästen gehörte

nenprogramm. Dafür wählt sie jedes Jahr zwölf Frauen aus, deren

auch Wissenschaftlerin Kamilla König-Urban vom Fraunhofer IPK.

Promotion sie finanziell unterstützt. König-Urban ist seit 2009 eine von ihnen. »Auch das Mentoring-Angebot und die Fortbildungs-

Nach einer Begrüßung durch die Bundeskanzlerin standen individu-

maßnahmen, die uns im Rahmen des Doktorandinnen-Programms

elle und strukturelle Bedingungen beruflichen Erfolgs von Frauen

zur Verfügung stehen, kommen mir wirklich zugute,« freut sich die

im Zentrum der Gespräche. In den drei Themenblöcken persönliche

Ingenieurin. Nach ihrer Promotion möchte Kamilla König-Urban in

Erfahrungen, Empfehlungen für künftiges Handeln und Netzwerke

die Turbinenbranche wechseln. Dass sie dabei eine Führungsposi-

entwickelte sich ein offener und zu Weilen auch humorvoller

tion mit personeller und finanzieller Verantwortung anstrebt, ist

Erfahrungsaustausch.

für die junge Frau selbstverständlich.

Für Kamilla König-Urban, wissenschaftliche Mitarbeiterin im

Ihre Ansprechpartnerin

Geschäftsfeld Produktionssysteme am Fraunhofer IPK, hat sich nie

Kamilla König-Urban

die Frage gestellt, ob sie Maschinenbauerin wird oder nicht. Die

Telefon: +49 30 39006-148

gebürtige Polin ist familiär vorgeprägt: Sowohl Mutter als auch

kamilla.koenig-urban@ipk.fraunhofer.de

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Ereignisse und Termine

»Defizite heute – Potenziale morgen« Studie kollaborative Produktentwicklung und digitale Werkzeuge Das Fraunhofer IPK, CONTACT Software und der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) haben gemeinsam eine umfassende Studie zur kollaborativen Produktentwicklung durchgeführt. An der Studie haben mehr als 1.400 Produktentwickler, Projektleiter und Führungskräfte aus den Bereichen FuE sowie IT und Prozesse teilgenommen.

Die Studie zeigt, wie Ingenieure ihre heutige berufliche Situation wahrnehmen, was vorrangige Anforderungen und Problemstellungen in der Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen und Unternehmen sind und wo digitale Werkzeuge eine bessere Unterstützung als bisher leisten müssen. Die Ergebnisse sind in vier Themenfeldern aufgearbeitet: Arbeitssituation, Kollaborationsprozesse, Werkzeugeinsatz und Zukunftsideen. Die Auswertung in Bezug auf die IT-Unterstützung erfolgt in den Bereichen Informationslogistik, Prozessmanagement, Produktdaten- und Product-Lifecycle-Manage-

Ihr Ansprechpartner

ment (PDM/PLM) sowie Nutzung neuer Medien in der Produktent-

Dr.-Ing. Haygazun Hayka

wicklung. Weitere Informationen sowie Bestellmöglichkeiten unter www.ipk.fraunhofer.de.

Telefon: +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de

Studie: »Wo sparen?« Analyse von Potenzialen der Material- und Energieeffizienz Angesichts der Verfünffachung von Preisen einiger Metalle und der Verdreifachung von Energiepreisen in den letzten Jahren stellt die Erhöhung der Ressourcenproduktivität in der metallverarbeitenden

VDI ZRE Publikationen: Studien

Industrie einen entscheidenden Wettbewerbsfaktor dar. Ziel der Untersuchung ist es, Potenziale der Material- und Energieeffizienz für ausgewählte Branchen der metallverarbeitenden Industrie abzuschätzen. Finanziert wurde die Studie aus Mitteln der Nationalen Klimaschutzinitiative des Bundesumweltministeriums.

Im Ergebnis der Hochrechnung über die drei betrachteten Branchen konnten im Bereich Material Einsparpotenziale von zwei bis sechs Prozent pro Jahr ausgewiesen werden.

Dies entspricht einem Geldwert von 763 bis 2.364 Millionen

Analyse von Potenzialen der Material- und Energieeffizienz in ausgewählten Branchen der Metall verarbeitenden Industrie Juni 2013

Euro im Jahr 2012. Im Bereich Energie wurden Einsparpotenziale über alle Branchen in Höhe von fünf bis 14 Prozent ermit-

Ihr Ansprechpartner

telt, was eine Ersparnis von 96 bis 280 Millionen Euro ausmacht.

Dipl.-Ing. Soner Emec

Für weitere Informationen können Sie sich außerdem an

Telefon: +49 30 34122852

bernhardt@vdi.de vom VDI Zentrum Ressourceneffizienz wenden.

emec@mf.tu-berlin.de

FUTUR 2/2013

Medica 2013 Technologien für die bildgestützte Chirurgie

Großer Andrang beim ORBIT-Stand auf der MEDICA 2012

Vom 20. bis 23. November präsentiert sich das Geschäftsfeld Medi-

über die Rekonstruktion und Darstellung von 3D-Bilddaten bis hin

zintechnik des Fraunhofer IPK auf dem Gemeinschaftsstand der

zu klinischen Navigationslösungen. Zudem führen wir klinische

Fraunhofer-Gesellschaft auf der MEDICA. Dabei demonstrieren wir,

Evaluierungen von Prototypen in enger Zusammenarbeit mit Medi-

mit welchen Kompetenzen auf dem Gebiet moderner medizinischer

zinern der Berliner Charité durch.

Bildgebungs- und Visualisierungsverfahren wir helfen können, Operationen sicherer und effizienter zu gestalten.

Die MEDICA ist die größte Fachmesse der Medizinbranche weltweit.

2012 sahen über 130 000 Fachbesucher aus Deutschland, Europa und

Dreh- und Angelpunkt unserer Präsentation ist das Projekt ORBIT,

allen Teilen der Welt die Exponate von 4.554 Ausstellern aus 64 Natio-

das bereits in den vergangenen Jahren auf der MEDICA zu sehen

nen. Besuchen Sie uns in Halle 10, Stand F05 – wir freuen uns auf Sie.

war. Anders als in den Vorjahren dient uns ORBIT 2013 jedoch vor allem als Aufhänger, um das breite Spektrum unseres Know-hows

Ihre Ansprechpartnerin

im Bereich Technologien für die bildgestützte Chirurgie darzustellen.

Katharina Strohmeier

Diese erstrecken sich von Robotik-Systemen und Kalibriermethoden

Telefon: +49 30 39006-140 katharina.strohmeier@ipk.fraunhofer.de

»Betriebliches Energiemangement 2013« Studie zum nachhaltigen Einsatz von Energie und Ressourcen Vor dem Hintergrund des wachsenden Kostendrucks in der Pro-

werden und soll auf Handlungsfelder für Entscheidungsträger aus

duktion und eines zunehmenden Anteils erneuerbarer Energien an

Wirtschaft und Politik hinweisen. Eine Zusammenfassung der Stu-

der Gesamtenergieversorgung erlangen Effizienz und Flexibilität im

die sowie Bestellmöglichkeiten gibt es unter www.energiemanage-

Energieeinsatz zunehmend Bedeutung für produzierende Unter-

ment.ipk.fraunhofer.de.

nehmen. Energiemanagementsysteme gelten seitens des Gesetzgebers als geeignetes Instrument, um vorhandene Einsparpotenziale

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR PRODUKTIONSANLAGEN UND KONSTRUKTIONSTECHNIK IPK

zu erkennen und zu heben. Das Fraunhofer IPK hat deshalb über

STUDIE »BETRIEBLICHES ENERGIEMANAGEMENT IN PRODUZIERENDEN UNTERNEHMEN DEUTSCHLANDS 2013« R. JOCHEM, P. KARCHER, M. SIEMER

84.000 Geschäftsführer produzierender Unternehmen Deutschlands gebeten an einer Studie teilzunehmen.

Ihr Ansprechpartner Die Studie »Betriebliches Energiemanagement in produzierenden

Dipl.-Ing. Markus Siemer

Unternehmen Deutschlands 2013« gewährt Einblicke in die Art

Telefon: +49 30 39006-248

und Weise, wie Energiemanagementsysteme aktuell angewendet

markus.siemer@ipk.fraunhofer.de

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Ereignisse und Termine

Wissenschaft »on air« IPK-Experten zu Gast bei »Treffpunkt Wissenswerte« Gleich zwei Mal innerhalb gut eines Monats war das Fraunhofer

später, am 9. Juni, war Dr. Bertram Nickolay bei »Treffpunkt Wis-

IPK in der Radiosendung »Treffpunkt Wissenswerte« vertreten. Am

senswerte« zu Gast. Unter dem Motto »Wenn der Dinosaurier zum

5. Mai strahlte das Inforadio des rbb eine Sendung mit dem Thema

Leben erwacht« war der Leiter der Abteilung Sicherheitstechnik

»Ich drucke mir ein Auto…« aus. In der Podiumsdiskussion erör-

am IPK als Experte für die virtuelle Rekonstruktion musealer Aus-

terte Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann zusammen mit anderen

stellungsstücke eingeladen. Mithilfe der Fraunhofer-Technologie

Experten die Möglichkeiten und Grenzen von Rapid Prototyping,

werden u. a. beschädigte ägyptische Papyri wieder zusammenge-

LaserCutting & Co. Im Gespräch spannten sie einen thematisch

setzt. Im Verlauf der Diskussion stellte Nickolay in Aussicht, dass in

weiten Bogen von der Fertigung medizinischer Implantate bis hin

Zukunft auch dreidimensionale Objekte wie Tontafeln mit einer ähn-

zur Möglichkeit der 3D-Drucktechnik für zu Hause. Einen Monat

lichen Software analysiert und zusammengesetzt werden könnten.

Prof. Eckart Uhlmann (2.v.r.) erläutert im rbb die Potenziale von Rapid Prototyping, Dr. Bertram Nickolay (2.v.r.) sprach über die virtuelle Rekonstruktion von zerrissenen, geschredderten und anderweitig beschädigten Dokumenten.

Schnell, schneller, Fraunhofer IPK »Fast Runnin‘ Scientists« beim Berliner Firmenlauf auf dem Siegertreppchen Beim diesjährigen Berliner Firmenlauf konnte Fraunhofer wieder punkten: Bereits zum dritten Mal in Folge errangen die »Fast Runnin‘ Scientists« den zweiten Platz in der Mannschaftswertung. Mit Pavlo Lypovka, Felix Ledwig und Nikolaus Wintrich liefen gleich drei Fraunhofer IPK-Mitarbeiter die etwa sechs Kilometer lange Strecke in unter 53 Minuten. Damit kamen sie weniger als eine Minute nach der Siegermannschaft ins Ziel. Insgesamt gingen bei dem Rennen Ende Mai 180 Fraunhofer-Mitarbeiter unter dem Team-Namen »Fast Runnin‘ Scientists« an den Start. Die sportlichen Wissenschaftler bildeten damit die zweitgrößte Mannschaft beim 12. Berliner Firmenlauf. Mehr Läufer schickte nur die Freie Universität ins Rennen.

Neben dem Fraunhofer IPK waren die Berliner Institute IZM, HHI und FOKUS sowie das Brandenburger IBMT Teil des Teams.

Ihre Ansprechpartnerin Heike Krieger Telefon: +49 30 39006-103 heike.krieger@ipk.fraunhofer.de

Drei schnelle IPKler: Nikolaus Wintrich, Pavlo Lypovka und Felix Ledwig (v.l.n.r.)

FUTUR 2/2013

Termine Mehr Können – Veranstaltungen 2013 17. September 2013

Seminar: Strategisches und operatives Wissensmanagement

23. – 24. September 2013

Seminar: Kennzahlen im Qualitätsmanagement

23. – 25. September 2013

11th Global Conference on Sustainable Manufacturing

25. – 26. September 2013

PTK 2013: Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

22. – 23. Oktober 2013

Seminar: Einsteigerkurs Geschäftsprozessmanagement

22. – 24. Oktober 2013

parts2clean

01. November 2013

Technologietag Produktionssysteme

08. November 2013

Seminar: Qualitätsmethoden kompakt

12. – 13. November 2013

Seminar: CO2 als Strahl- und Reinigungsmedium

14. November 2013

Industriearbeitskreis: Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe

15. November 2013

Workshop: Plug-In VR

18. November 2013

Seminar: Requirements Engineering für ein besseres Innovationsmanagement

21. November 2013

3. Berliner Requirements Engineering Symposium

21. – 22. November 2013

Industriearbeitskreis: Trockeneisstrahlen

25. November 2013

Seminar: Best Practice Manager

13. Dezember 2013

Technologietag Medizintechnik

Weitere Informationen zu den Veranstaltungen und Möglichkeiten zur Anmeldung finden Sie unter www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung

TIPP

PTK 2013: Effiziente Fabriken – Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung XIV. Internationales Produktionstechnisches Kolloquium, 25. – 26. September 2013 in Berlin Wie können wir auch in Zukunft global und regional Produkte er-

den Plenumsvorträgen wird in den drei Sessions »Technologie«,

folgreich entwickeln und herstellen? Welche Ressourcen benötigen

»Informationstechnik« und »Management und Organisation« das

wir dafür? Wie können wir Wertschöpfung nachhaltig sicherstellen?

Zusammenspiel von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung

Die enge Verbindung von Wissen, Werkzeugen und Wertschöpfung

aus der Perspektive der jeweiligen Session-Schwerpunkte unter-

bei der Gestaltung effizienter Fabriken aufzuzeigen, ist das Ziel des

sucht. Darüber hinaus haben Sie Gelegenheit, im Versuchsfeld des

XIV. Produktionstechnischen Kolloquiums PTK 2013.

Produktionstechnischen Zentrums Einblick in das umfangreiche Spektrum unserer Forschung und Lehre zu nehmen und auf dem

Direkt im Anschluss an die 11th Global Conference on Sustainable

traditionellen Berliner Abend mit internationalen Akteuren ins Ge-

Manufacturing geben ExpertInnen aus Industrie und Wissenschaft

spräch zu kommen.

auf dem PTK 2013 Antworten auf diese Fragen. Sie stellen neue Konzepte für den Umgang mit Wissen vor, präsentieren Werkzeuge und Methoden, um Wissen in Wertschöpfung umzuwandeln, und diskutieren Szenarien für die effiziente Fabrik der Zukunft. Neben

Weitere Informationen finden Sie hier: www.effiziente-fabriken.de

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XIV. internationales produktionstechnisches kolloquium

ANMELDUNG

PTK 2013

25.–26. September 2013

effiziente Fabriken Wissen, Werkzeuge, Wertschöpfung

J a, ich nehme am PTK 2013 teil und zwar am: 25. September 2013 zum Beitrag von 350,– € 26. September 2013 zum Beitrag von 450,– € 25. und 26. September 2013 zum Beitrag von 690,– €

Titel Name *

Vorname *

Firma / Institut * Position Abteilung Straße / Postfach * PLZ / Ort * USt-IdNr. (außer Privatpersonen / Unternehmen ohne USt-IdNr.) Bestellnr. (falls erforderlich) Rechnungsadresse, falls abweichend Telefon * E-Mail *

Fax * Daten erforderlich

Ich nehme an folgender Session am 26. September 2013 teil: Session I Session II Session III Ich nehme am Berliner Abend am 25. September 2013 teil.

Ich nehme an der Gedenkveranstaltung am 26. September 2013 teil.

Datum, Unterschrift

Ich bin damit einverstanden, dass meine persönlichen Daten vom Veranstalter elektronisch gespeichert werden. Die Daten werden ausschließlich zur Veranstaltungsorganisation von Fraunhofer IPK und IWF der TU Berlin genutzt. Des Weiteren stimme ich dem Abdruck meiner persönlichen Daten im Teilnehmerverzeichnis der Veranstaltung zu.

Bitte informieren Sie mich über weitere Angebote von Fraunhofer IPK und IWF per E-Mail, Post oder Telefax.

Fraunhofer IPK Claudia Engel Pascalstr. 8-9 10587 Berlin

Bitte frei machen A ntwort Bitte R端ckseite ausgef端llt zur端cksenden oder

PTK 2013

per Fax an +49 30 39006-392 schicken.

Kurzprofil

Produktionstechnisches Zentrum (PTZ) Berlin Das Produktionstechnische Zentrum PTZ Berlin umfasst das Institut für Werkzeugmaschinen

und

Fabrik-

betrieb IWF der Technischen Univer­ sität Berlin und das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Kons­ truktionstechnik IPK. Im PTZ werden Methoden und Technologien für das Management, die Produktentwicklung, den Produktionsprozess und die Gestaltung industrieller Fabrikbetriebe erarbeitet. Zudem erschließen wir auf Grundlage unseres fundierten Know-hows neue Anwendungen in zukunftsträchtigen Gebieten wie der Sicherheits-, Verkehrs- und Medizin­technik.

Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eigenen Beiträgen zur anwendungs­orientierten Grundlagenforschung neue Technologien in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft zu entwickeln. Das PTZ überführt die im Rahmen von Forschungsprojekten erzielten Basisinnova­tionen gemeinsam mit Industriepartnern in funktionsfähige Anwendungen.

Wir unterstützen unsere Partner von der Produktidee über die Produktentwicklung und die Fertigung bis hin zur Wiederverwertung mit von uns entwickelten oder verbesserten Methoden und Verfahren.

Hierzu gehört auch die Konzipierung von

Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin Unternehmensmanagement Prof. Dr.-Ing. Kai Mertins Telefon +49 30 39006-233, -234 kai.mertins@ipk.fraunhofer.de Virtuelle Produktentstehung, Industrielle Informationstechnik Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark Telefon +49 30 39006-243 rainer.stark@ipk.fraunhofer.de Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann Telefon +49 30 39006-101 eckart.uhlmann@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IPK) Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Telefon +49 30 8104-1550 michael.rethmeier@ipk.fraunhofer.de Füge- und Beschichtungstechnik (IWF) Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (komm.)

Telefon +49 30 314-25415 rainer.stark@tu-berlin.de

Innovation aller planenden und steuernden Prozesse im Unternehmen.

AdvanCer Hochleistungskeramik Tiago Borsoi Klein M.Sc. Telefon +49 30 39006-154 tiago.borsoi.klein@ipk.fraunhofer.de Reinigungstechnik Dipl.-Ing. Martin Bilz Telefon +49 30 39006-147 martin.bilz@ipk.fraunhofer.de Verkehr Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Arbeitskreise Werkzeugbeschichtungen und Schneidstoffe Fiona Sammler, M.Eng.Sc. Telefon +49 30 314-21791 fiona.sammler@iwf.tu-berlin.de Keramikbearbeitung Dipl.-Ing. Florian Heitmüller Telefon +49 30 314-23624 heitmueller@iwf.tu-berlin.de

Automatisierungstechnik, Industrielle Automatisierungstechnik Prof. Dr.-Ing. Jörg Krüger Telefon +49 30 39006-181 joerg.krueger@ipk.fraunhofer.de

Trockeneisstrahlen Dipl.-Ing. Martin Bilz Telefon +49 30 39006-147 martin.bilz@ipk.fraunhofer.de

Montagetechnik und Fabrikbetrieb Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger Telefon +49 30 314-22014 guenther.seliger@mf.tu-berlin.de

Mikroproduktionstechnik Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de

Qualitätsmanagement, Qualitätswissenschaft Prof. Dr.-Ing. Roland Jochem Telefon +49 30 39006-118 roland.jochem@ipk.fraunhofer.de

Berliner Runde (Werkzeugmaschinen) Dipl.-Ing. Christoph König Telefon +49 30 314-23568 ckoenig@iwf.tu-berlin.de

Medizintechnik Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve Telefon +49 30 39006-120 erwin.keeve@ipk.fraunhofer.de

Kompetenzzentren

Produktionsmitteln, deren Integration in komplexe Produktionsanlagen sowie die

Fraunhofer-Allianzen

FraunhoferInnovationscluster Maintenance, Repair and Overhaul (MRO) in Energie und Verkehr Dipl.-Ing. (FH) Martin Bilz M.Sc. Telefon +49 30 39006-147 martin.bilz@ipk.fraunhofer.de Sichere Identität Dipl.-Phys. Thorsten Sy Telefon +49 30 39006-282 thorsten.sy@ipk.fraunhofer.de

Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik (AMP) Dr.-Ing. Dirk Oberschmidt Telefon +49 30 39006-159 dirk.oberschmidt@ipk.fraunhofer.de Benchmarking Dipl.-Wirt.-Ing. Oliver Riebartsch Tel.: +49 30 39006-262 oliver.riebartsch@ipk.fraunhofer.de Elektromobilität Dipl.-Ing. Werner Schönewolf Telefon +49 30 39006-145 werner.schoenewolf@ipk.fraunhofer.de

Mehr Können – Veranstaltungen 2013 Claudia Engel Telefon +49 30 39006-238 claudia.engel@ipk.fraunhofer.de Methods-Time Measurement Dipl.-Ing. Aleksandra Postawa Telefon +49 30 314-26866 postawa@mf.tu-berlin.de PDM/PLM Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de Prozessmanagement Dr.-Ing. Thomas Knothe Tel.: +49 30 39006-195 thomas.knothe@ipk.fraunhofer.de Rapid Prototyping Dipl.-Ing. (FH) Kamilla König-Urban Telefon +49 30 39006-124 kamilla.koenig-urban@ipk.fraunhofer.de Simulation und Fabrikplanung Dr.-Ing. Sven Glinitzki Tel.: +49 30 39006-165 sven.glinitzki@ipk.fraunhofer.de Self-Organising Production (SOPRO) Dipl.-Ing. Eckhard Hohwieler Telefon +49 30 39006-121 eckhard.hohwieler@ipk.fraunhofer.de Virtual Reality Solution Center (VRSC) Dr.-Ing. Johann Habakuk Israel Telefon +49 30 39006-109 johann.habakuk.israel@ipk.fraunhofer.de Wissensmanagement Dr.-Ing. Dipl.-Psych. Ina Kohl Telefon +49 30 39006-264 ina.kohl@ipk.fraunhofer.de Dr.-Ing. Markus Will Telefon +49 30 39006-304 markus.will@ipk.fraunhofer.de Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP) Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 39006-221 haygazun.hayka@ipk.fraunhofer.de